前言

对于面试来说, 计算机网络几乎是必问的内容, 而其中的应用层的HTTP和传输层的TPC/UDP更是重中之重.

学习TCP的时候总是会或多或少的遇到socket这个东西, 那么这究竟是个啥呢?

so, 新的系列开始喽

一. socket基本知识

socket 是啥?

  1. 英文原意: 插座, 插口, 窝槽

  2. 计算机领域称为: 套接字

    socket 是干嘛的?
    1. 我们把插头插到插排上, 才能获得电力, 同样, 为了能够与其他计算机进行通信, 我们可以通过socket”插到”互联网上, socket就是用来连接到互联网上的工具.
      文件描述符是什么

  3. 百度词条: 内核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。

  4. 在Unix/Linux中, 为了统一对各种硬件的操作, 简化接口, 不同的设备也被看成一个文件, 对这些文件的操作, 等同于对磁盘上普通文件的操作

  5. 为了表示和区分已经打开的文件, Unix/Linux会给每个文件分配一个整数ID, 被称为文件描述符(File Descriptor)

  6. 我们可以通过 socket() 函数来创建一个网络连接，或者说打开一个网络文件，socket() 的返回值就是文件描述符.

  7. 有了文件描述符，我们就可以使用普通的文件操作函数来传输数据了

  8. 要注意Windows和Linux中socket的区别:

    1. windows中也有文件描述符的概念, 但通常称之为”句柄”
    2. windows将socket当作一个网络连接, 而不是文件, 所以不能使用文件操作函数, 但可以使用为socket专门设计的函数
      socket的类型有哪些?
      套接字类型其实很多种, 但是我们入门只需要学会最常用的就好了
    3. 流格式套接字(SOCK_STREAM)–基于TCP协议

  9. 流格式套接字也叫”面向连接的套接字”, 注意使用的时候不可小写

  10. SOCK_STREAM 是一种可靠的, 双向的通信数据流, 数据可以准确无误的送到, 如果损坏或者丢失, 可以重新发送

  11. 流格式套接字有自己的纠错机制

  12. SOCK_STREAM 有以下几个特征:

    1. 数据在传输过程中不会消失
    2. 数据是按照顺序传输的
    3. 数据的发送和接受不是同步的(通俗理解: 装100个苹果, 我们可以往袋子里装, 也可以等一等, 每次攒够10个再装袋, 完成”攒”这个动作的就是缓冲区(字符数组), 也就是说, 数据到达了, 我们不需要立刻读取)

  13. 流格式套接字的应用场景

    1. HTTP

    2. 数据报格式套接字(SOCK_DGRAM)–基于UDP

    3. 数据报格式套接字也叫”无连接的套接字”.

    4. 计算机只管传输数据, 不做数据校验, 丢了就丢了, 错了就错了, 无法重传, 但是其实SOCK_DGRAM没有想象的那么糟糕, 数据错误只是小概率事件

    5. SOCK_DGRAM 有以下几个特征:

      1. 强调快速传输而非顺序传输
      2. 传输的数据可能丢失也可能损毁
      3. 限制每次传输的数据大小
      4. 数据的发送和接受是同步的

    6. 数据报格式套接字的应用场景:

      1. 各种实时的聊天软件
      2. 结合现实的一点自己的理解: 有时候会遇到消息发送失败的情况, 我们重新发送就行了, 虽然用的是不可靠UDP传输, 但是通过应用层应用本身可以保证可靠性, qq服务器收到消息后, 会发送一个udp应答包回传给用户.
面向连接和无连接的套接字到底有什么区别
  1. 无连接套接字遵循的是「尽最大努力交付」的原则，就是尽力而为，实在做不到了也没办法。无连接套接字提供的没有质量保证的服务。
  2. 面向连接的套接字在正式通信之前要先确定一条路径，没有特殊情况的话，以后就固定地使用这条路径来传递数据包了。当然，路径被破坏的话，比如某个路由器断电了，那么会重新建立路径。这条路径是由路由器维护的，路径上的所有路由器都要存储该路径的信息（实际上只需要存储上游和下游的两个路由器的位置就行），所以路由器是有开销的。这条预先建立好的路径被称为“虚电路”.
  3. 面向连接的套接字还包括序号、确认信号、数据偏移、控制标志（通常说的 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN）、窗口、校验和、紧急指针、选项等信息；而无连接的套接字则只包含长度和校验和信息。
  4. 有连接的数据包比无连接大很多，这意味着更大的负载和更大的带宽。许多即时聊天软件采用 UDP 协议（无连接套接字），与此有莫大的关系。
再谈TCP/IP模型
TCP/IP四层模型与OSI模型不同, 它考虑了现实情况与商业利益, 是对OSI七层模型的简化.   
从上到下分别是应用层、传输层、网络层和链路层（网络接口层），每一层都包含了若干协议。
  1. TCP/IP 模型包含了 TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP 等上百个互为关联的协议，其中 TCP 和 IP 是最常用的两种底层协议，所以把它们统称为“TCP/IP 协议族”.
  2. 在茫茫的互联网海洋中，要找到一台计算机非常不容易，有三个要素必须具备，它们分别是 IP 地址、MAC 地址和端口号:
    1. IP(Internet Protocol Address)地址, 译为”网际协议地址”: 因为IPv4地址并不够用, 每台主机都有ip地址是不现实的, 往往是一个局域网才拥有一个ip地址. 所以只有ip地址并不一定能找到目的主机
    2. MAC(Media Access Control Address)地址，直译为“媒体访问控制地址”: mac地址也称为硬件地址(能联网的设备都有), 并且它是唯一的, 所以数据到达了一个局域网后, 通过mac地址就能找到具体的目的主机.
    3. 端口号: 一台计算机可以同时提供多种网络服务, 为了区分不同的网络程序, 计算机会为每个网络程序分配一个独一无二的端口号. 端口（Port）是一个虚拟的、逻辑上的概念。可以将端口理解为一道门，数据通过这道门流入流出，每道门有不同的编号，就是端口号.

总结

第一篇熟悉了tcp/ip模型, 了解了什么是socket套接字, 并清楚的区分两种套接字: 流格式套接字, 数据报格式套接字, 知道了计算机进行通信所需的三要素: IP地址, MAC地址, 端口号.
下一篇就要开始使用高级语言进行操作了