Socket编程

Socket（套接字）编程是众多c/s架构程序基础，游戏、web服务器、绝大多数的木马程序都是基于Socket来实现的。

国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的OSI/RM模型（Open System Interconnection/Reference Model）。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层（Physics Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer）。其中第四层完成数据传送服务，上面三层面向用户。

除了标准的OSI七层模型以外，常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议，它们之间的对应关系如下图所示：

应用层：提供用户接口，特指网络应用程序，能产生网络流量的应用程序，比如客户端的 QQ、浏览器等，服务器端的 Web 服务、流媒体服务等。而 Windows记事本程序和计算器程序由于不产生网络流量，所以它们不属于应用层。
表示层：表示数据，如采用二进制或 ASCII 码等；处理数据，如数据加密、数据压缩等。这一层常常是软件开发人员需要考虑的问题。比如 QQ 软件开发人员就要考虑用户的聊天记录在网络传输之前加密，防止有人使用捕包工具捕获用户数据，泄露信息；针对 QQ 视频聊天，开发人员就要考虑如何通过压缩数据节省网络带宽。
会话层：会话层的作用主要是建立、维护、管理应用程序之间的会话。比如流媒体服务器和每一个点播节目的客户端软件分别建立会话，服务器才能区分每个用户点播的节目和相应进度。
传输层：提供可靠或不可靠的传输，能够错误纠正，纠正失败能够重传。传输层的可靠传输负责建立端到端的连接，并负责数据在端到端连接上的传输。传输层通过端口号区分上层服务，并通过滑动窗口技术实现可靠传输、流量控制、拥塞控制以及通过三次握手建立连接。
网络层：为网络设备提供逻辑地址，根据数据包的逻辑地址选择最佳网络路径。负责数据从源端发送到目的端，负责数据传输的寻径和转发。
数据链路层：也经常被人们称为 MAC 层，它管理网络设备的物理地址，所以物理地址也被称作 MAC 地址。数据链路层将数据包封装为帧，使用 MAC 地址提供对介质的访问，执行差错检测，但不纠正。数据链路层向上提供对网络层的服务。
物理层：主要负责二进制数据比特流在设备之间的传输。物理层规定电压大小、线路速率、设备和电缆的接口标准。
物理层关心的是以下一些内容:
♦ 接口和媒体的物理特性。
♦ 位的表示和传输速率。
♦ 位的同步。
♦ 物理拓扑：星状拓扑、环状拓扑、总线拓扑等。
♦ 传输模式：单工、半双工或全双工。

注：

（1）流媒体（streaming media）是指将一连串的媒体数据压缩后，经过网上分段发送数据，在网上即时传输影音以供观赏的一种技术与过程，此技术使得数据包得以像流水一样发送；如果不使用此技术，就必须在使用前下载整个媒体文件。流式传输可传送现场影音或预存于服务器上的影片，当观看者在收看这些影音文件时，影音数据在送达观看者的计算机后立即由特定播放软件播放。

（2）OSI 参考模型中底层为其上层提供服务，因此排错也应该从底层到高层依次排错。

上面 3 层为 OSI 的高层，主要面向用户应用，定义了终端系统中的应用程序将如何彼此通信，以及如何与用户通信。软件开发人员在开发应用程序时需要考虑 OSI 上面 3 层，不必要考虑数据通信方面的事情。
下面 4 层为 OSI 的底层，主要面向数据传输，定义了怎样进行端到端的数据传输。网络工程师的工作主要涉及 OSI 参考模型的下面 4 层。网络工程师负责把网络调通、优化后，就可以为多种应用程序提供网络通信。

四层模型和五层是现实世界中真实存在的，这里所说的内容集中在网络接口层，实际对应到5层的数据链路层。

Socket（套接字）是一种编程接口，一般面向网络层和传输层协议（套接字并不限于TCP/IP），每个套接字绑定一个ip一个端口。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。比如QQ服务端对外绑定8000端口，web服务器一般对外绑定80端口。

Socket（套接字）为BSD UNIX( 是Unix的衍生系统 )系统核心的一部分，而且他们也被许多其他类似UNIX的操作系统包括Linux所采纳。许多非BSD UNIX系统（如ms-dos，windows，os/2，mac os及大部分主机环境）都以库形式提供对套接字的支持。

注：
（1）传输层实现端到端的通信，因此，每一个传输层连接有两个端点。那么，传输层连接的端点是什么呢？不是主机，不是主机的IP地址，不是应用进程，也不是传输层的协议端口。传输层连接的端点叫做套接字(socket)。根据RFC793的定义：端口号拼接到IP地址就构成了套接字。所谓套接字，实际上是一个通信端点，每个套接字都有一个套接字序号，包括主机的IP地址与一个16位的主机端口号，即形如（主机IP地址：端口号）。例如，如果IP地址是210.37.145.1，而端口号是23，那么得到套接字就是（210.37.145.1：23）。
（2）总之，套接字Socket=（IP地址：端口号），套接字的表示方法是点分十进制的IP地址后面写上端口号，中间用冒号或逗号隔开。每一个传输层连接唯一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定。
（3）套接字可以看成是两个网络应用程序进行通信时，各自通信连接中的一个端点。通信时，其中的一个网络应用程序将要传输的一段信息写入它所在主机的Socket中，该Socket通过网络接口卡的传输介质将这段信息发送给另一台主机的Socket中，使这段信息能传送到其他程序中。因此，两个应用程序之间的数据传输要通过套接字来完成。
（4）在网络应用程序设计时，由于TCP/IP的核心内容被封装在操作系统中，如果应用程序要使用TCP/IP，可以通过系统提供的TCP/IP的编程接口来实现。在Windows环境下，网络应用程序编程接口称作Windows Socket。为了支持用户开发面向应用的通信程序，大部分系统都提供了一组基于TCP或者UDP的应用程序编程接口（API），该接口通常以一组函数的形式出现，也称为套接字(Socket)。

好久不见，终于回归！

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