网络编程之一：网络编程的大门

本博文简要阐述当今网络世界的OSI参考模型以及网络编程的大门socket

ISO/OSI参考模型

    ISO（国际标准化组织）在1985年研究的网络互联模型，该体系结构标准定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）。它定义了一种层次结构，层次之间的互相关系以及各层所提供的服务，并不涉及具体的实现。请参考ISO/OSI参考模型

    应用层（5、6、7）：我们每个人都是这个世界的老板，我们的每一次google searching，internet surfing，social network communication and emails handlering，都扮演了“经理”的角色。有一套很完善而又繁琐的服务在为我们工作，HTTP帮助我们在浏览器surfing，SMTP和POP3协助我们处理邮件，FTP支持文件传输等，这些应用层协议告诉我们远方传过来的是什么类型数据。就譬如当今的物流，你打了一个电话给物流要寄一个包裹，在未来的某一天你的朋友收到了这个包裹，过程你无须理会，你和你的朋友都能获得惊喜。显然，网络世界要快得多。

    传输层（4）：这里就是实现基础网络编程的一个入口（如socketAPI），这里提供端到端（进程到进程）的传输定义。端就是端口的意思，因为进程是通过相应的端口和传输实体进行交互。在linux下你就可以通过netstat-anp可以看到本机器的哪些端口与其他机器哪些端口进行了何种连接。TCP和UDP都是本层中重要的协议，不了解可以google

    网络层（3）：在这一层实现了数据在网络世界中的透明传送，路由选择、逻辑选址、连接建立、保持和终止，对于网络编程的人并不需要多少了解，但是IP协议是非常重要的。 

    数据链路层和物理层（1、2）：物理层提供比特流的服务，而数据链路层提供在不可靠的物理介质上提供可靠的传输，有兴趣可以google

网络编程的大门

   刚接触网络编程都知道套接字（socket）编程，套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单位。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信的必须的五种信息：连接使用的协议，本机主机IP地址，本地进程的协议端口，远方主机的IP地址，远方进程的协议端口。Berkeley套接字是第一个socket，其他都与之类似。主要方法有：

    1. socket() 创建一个新的确定类型的套接字，类型用一个整型数值标识（文件描述符），并为它分配系统资源。 

    2. bind() 一般用于服务器端，将一个套接字与一个套接字地址结构相关联，比如，一个指定的本地端口和IP地址。 

    3. listen() 用于服务器端，使一个绑定的TCP套接字进入监听状态。

    4. connect() 用于客户端，为一个套接字分配一个自由的本地端口号。如果是TCP套接字的话，它会试图获得一个新的TCP连接。

    5. accept() 用于服务器端。它接受一个从远端客户端发出的创建一个新的TCP连接的接入请求，创建一个新的套接字，与该连接相应的套接字地址相关联。

    6. send()和recv(),或者write()和read(),或者recvfrom()和sendto(),用于往/从远程套接字发送和接受数据。

    7. close() 用于系统释放分配给一个套接字的资源。如果是TCP，连接会被中断。

    

    看到这些接口，你是否也发现它已经能够完成一个完整的网络连接和传输了呢？它是不是很强大？

    NO！它其实只是进行了端口和协议的定义，对服务的监听，数据的传送准备。真正的任务都是由伟大的操作系统的协议层来完成。 

    准确来说，socket只是调用操作系统通信服务的一种机制。首先，它不涉及任何数据包传送的过程，它只是一个活在本地内存中的对象，而真正的数据包却来自网络层I/O操作，而接受数据是网卡的工作，属于数据链路层，因为“能动”的操作都是在网络层以下。其次，通信能力的提供者是操作系统，操作系统提供了所有的协议服务，只是这种服务通过socket暴露给应用程序的开发者，形成API供其使用。因此，socketAPI只是应用程序之间与操作系统的协议层之间的一座桥梁。也就是应用层与传输层网络层之间的桥梁。譬如http协议通过调用socket来使用tcp/ip协议。 

    因此，有了这一座桥梁，我们就可以让应用程序调用操作系统的网络协议来完成我们的工作。这就是网络编程的入门基础！

    

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