Socket 通信原理

Socket，又称“套接字”。网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个 Socket。

Socket 的英文愿意是“孔”或“插座”。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，不同的端口对应不同的服务。Socket 正如其英文原意那样，像一个插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座上都有一个编号，有的插座提供220伏交流电，有的提供110伏交流电，有的提供有线电视节目。客户软件将插头插到不同编号的插座上，就可以得到不同的服务。

Socket 非常类似于电话插座。以一个国家级电话网为例，电话的通话双方相当于相互通信的2个进程，区号是它的网络地址；区内一个单位的交换机相当于一台主机，主机分配给每个用户的局内号码相当于 Socket 号。任何用户在通话之前，首先要占有一部电话机，相当于申请一个 Socket；同时要知道对方的号码，相当于对方有一个固定的 Socket。然后向对方拨号呼叫，相当于发出连接请求（假如对方不在同一区内，还要拨对方区号，相当于给出网络地址）。假如对方在场并空闲（相当于通信的另一主机开机且可以接受连接请求），拿起电话话筒，双方就可以正式通话，相当于连接成功。双方通话的过程，是一方向电话机发出信号和对方从电话机接收信号的过程，相当于向 Socket 发送数据和从Socket 接收数据。通话结束后，一方挂起电话机相当于关闭 Socket，撤消连接。

在电话系统中，一般用户只能感受到本地电话机和对方电话号码的存在，建立通话的过程，话音传输的过程以及整个电话系统的技术细节对他都是透明的，这也与 Socket 机制非常相似。Socket 利用网间网通信设施实现进程通信，但它对通信设施的细节毫不关心，只要通信设施能提供足够的通信能力，它就满足了。

至此，我们对 Socket 进行了直观的描述。抽象出来，Socket 实质上提供了进程通信的端点。进程通信之前，双方首先必须各自创建一个端点，否则是没有办法建立联系并相互通信的。正如打电话之前，双方必须各自拥有一台电话机一样。

在网间网内部，每一个 Socket 用一个半相关描述：（协议，本地地址，本地端口）。

一个完整的 Socket 有一个本地唯一的 Socket 号，由操作系统分配。

最重要的是，Socket 是面向客户/服务器模型而设计的，针对客户和服务器程序提供不同的 Socket 系统调用。客户随机申请一个 Socket（相当于一个想打电话的人可以在任何一台入网电话上拨号呼叫），系统为之分配一个 Socket 号；服务器拥有全局公认的 Socket，任何客户都可以向它发出连接请求和信息请求（相当于一个被呼叫的电话拥有一个呼叫方知道的电话号码）。

Socket 利用客户/服务器模式巧妙地解决了进程之间建立通信连接的问题。服务器 Socket 半相关为全局所公认非常重要。读者不妨考虑一下，两个完全随机的用户进程之间如何建立通信？假如通信双方没有任何一方的 Socket 固定，就好比打电话的双方彼此不知道对方的电话号码，要通话是不可能的。

Socket 是工作于 TCP/IP 协议中应用层和传输层之间的一个抽象，如图所示：

Socket 保证了不同计算机之间的通信，也就是网络通信。对于网站，通信模型是客户端服务器之间的通信。两个端都建立一个 Socket 对象，然后通过 Socket 对象对数据进行传输。通常服务器处于一个无线循环，等待客户端连接：

Socket在 TCP 连接会话中的作用：

上图也很清晰的表明了三次握手的socket具体过程。

1.客户端socket对象connect调用之后进行阻塞，此过程发送了一个syn。

2.服务器socket对象调用accept函数之后阻塞，直到客户端发送来的syn，然后发送syn和ack应答

3.客户端socket对象收到服务端发送的应答之后，再发送一个ack给服务器，并返回connect调用，建立连接。

4.服务器socket对象接受客户端最后一次握手确定ack返回accept函数，建立连接。

至此，客户端和服务器的socket通信连接建立完成，剩下的就是两个端的连接对象收发数据，从而完成网络通信。