Socket網絡知識學習基礎－IT工程師數位筆記本

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OSI七層網絡模型。

說到網絡就肯定要先說說OSI七層網絡模型，簡介如下：

物理層：主要定義物理設備標準，如網線的接口類型、光纖的接口類型、各種傳輸介質的傳輸速率等。它的主要作用是傳輸比特流(就是由1、0轉化為電流強弱來進行傳輸,到達目的地后在轉化為1、0，也就是我們常說的數模轉換與模數轉換)。這一層的數據叫做比特。　　數據鏈路層：定義了如何讓格式化數據以進行傳輸，以及如何讓控制對物理介質的訪問。這一層通常還提供錯誤檢測和糾正，以確保數據的可靠傳輸。　　網絡層：在位于不同地理位置的網絡中的兩個主機系統之間提供連接和路徑選擇。Internet的發展使得從世界各站點訪問信息的用戶數大大增加，而網絡層正是管理這種連接的層。　　傳輸層：定義了一些傳輸數據的協議和端口號(WWW端口80等)，如：TCP(傳輸控制協議，傳輸效率低，可靠性強，用于傳輸可靠性要求高，數據量大的數據)，UDP(用戶數據報協議，與TCP特性恰恰相反，用于傳輸可靠性要求不高，數據量小的數據，如QQ聊天數據就是通過這種方式傳輸的)。主要是將從下層接收的數據進行分段和傳輸，到達目的地址后再進行重組。常常把這一層數據叫做段。　　會話層：通過傳輸層(端口號：傳輸端口與接收端口)建立數據傳輸的通路。主要在你的系統之間發起會話或者接受會話請求(設備之間需要互相認識可以是IP也可以是MAC或者是主機名) 　　表示層：可確保一個系統的應用層所發送的信息可以被另一個系統的應用層讀取。例如，PC程序與另一臺計算機進行通信，其中一臺計算機使用擴展二一十進制交換碼(EBCDIC)，而另一臺則使用美國信息交換標準碼(ASCII)來表示相同的字符。如有必要，表示層會通過使用一種通格式來實現多種數據格式之間的轉換。　　應用層：是最靠近用戶的OSI層。這一層為用戶的應用程序(例如電子郵件、文件傳輸和終端仿真)提供網絡服務。

TCP/IP四層模型

TCP/IP是一組協議的代名詞，它還包括許多協議，組成了TCP/IP協議簇。 TCP/IP協議簇分為四層，IP位于協議簇的第二層(對應OSI的第三層)，TCP位于協議簇的第三層 (對應OSI的第四層)。TCP/IP通訊協議采用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的網絡來完成自己的需求。這4層分別為：

應用層負責傳送各種最終形態的數據，是直接與用戶打交道的層，典型協議是HTTP、FTP等傳輸層負責傳送文本數據，主要協議是TCP協議網際層負責分配地址和傳送二進制數據，主要協議是IP協議網絡接口層層負責建立電路連接，是整個網絡的物理基礎，典型的協議包括以太網、ADSL等等

TCP/IP與OSI最大的不同在于OSI是一個理論上的網絡通信模型，而TCP/IP則是實際運行的網絡協議。

SOCKET介紹

我們知道兩個進程如果需要進行通訊最基本的一個前提能能夠唯一的標示一個進程，在本地進程通訊中我們可以使用PID來唯一標示一個進程，但PID只在本地唯一，網絡中的兩個進程PID沖突幾率很大，這時候我們需要另辟它徑了，我們知道IP層的ip地址可以唯一標示主機，而TCP層協議和端口號可以唯一標示主機的一個進程，這樣我們可以利用ip地址+協議+端口號唯一標示網絡中的一個進程。

能夠唯一標示網絡中的進程后，它們就可以利用socket進行通信了，什么是socket呢?我們經常把socket翻譯為套接字，socket是在應用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把TCP/IP層復雜的操作抽象為幾個簡單的接口供應用層調用已實現進程在網絡中通信。

TCP協議介紹

TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協議)是基于連接的協議，也就是說，在正式收發數據前，必須和對方建立可靠的連接。建立TCP需要三次握手才能建立，而斷開連接則需要四次握手。

TCP三次握手流程：

首先Client端發送連接請求報文，Server段接受連接后回復ACK報文，并為這次連接分配資源。Client端接收到ACK報文后也向Server段發生ACK報文，并分配資源，這樣TCP連接就建立了。

四次揮手流程：

【注意】中斷連接端可以是Client端，也可以是Server端。

假設Client端發起中斷連接請求，也就是發送FIN報文。Server端接到FIN報文后，意思是說”我Client端沒有數據要發給你了”，但是如果你還有數據沒有發送完成，則不必急著關閉Socket，可以繼續發送數據。所以你先發送ACK，”告訴Client端，你的請求我收到了，但是我還沒準備好，請繼續你等我的消息”。這個時候Client端就進入FIN_WAIT狀態，繼續等待Server端的FIN報文。當Server端確定數據已發送完成，則向Client端發送FIN報文，”告訴Client端，好了，我這邊數據發完了，準備好關閉連接了”。Client端收到FIN報文后，”就知道可以關閉連接了，但是他還是不相信網絡，怕Server端不知道要關閉，所以發送ACK后進入TIME_WAIT狀態，如果Server端沒有收到ACK則可以重傳。“，Server端收到ACK后，”就知道可以斷開連接了”。Client端等待了2MSL后依然沒有收到回復，則證明Server端已正常關閉，那好，我Client端也可以關閉連接了。Ok，TCP連接就這樣關閉了!

有人可能會問為什么連接的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手?

答：因為當Server端收到Client端的SYN連接請求報文后，可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能并不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，”你發的FIN報文我收到了”。只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，因此不能一起發送。故需要四步握手。

UDP協議介紹

UDP(User Datagram Protocol，用戶數據報協議)是一個簡單的面向數據報的運輸層協議。UDP不提供可靠性，它只是把應用程序傳給IP層的數據報發送出去，但是并不能保證它們能到達目的地。

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