socket套接字

 套接字（socket）是套接口描述字的简称。和文件句柄相似，SOCKET提供了一咱通讯机制，是WINDOWS的一种通

讯方式。应用程序创建了一个套接字后，就能够获得这种机制提供的网络服务功能。对于服务器来说，它提供

了监听网络的连接请求；对于客户机来说，它可以连接到一个给定的主计算机和特定的端口上。客户端和服务

器端可以通过套接字对象来发送和接收数据。套接字提供了分别基于连接的协议（TCP）等和无连接的协议

（UDP）等，以满足网络连接的可靠性、稳定性以及高速性的要求。

WINSOCK是网络编程接口，它构成了WINDOWS平台下网络编程的基础。

开放系统互连七层模型（OSI）
应用层——表示层——会话层——传输层——网络层——数据链路层——物理层

应用层：用户的应用程序与网络之间的接口
表示层：协商数据交换格式
会话层：允许用户使用简单易记的名称建立连接
传输层：提供终端到终端的可靠连接
网络层：使数据路由经过大型互联网络
数据链路层：决定访问网络介质的方式
物理层：将数据转换为可通过物理介质传送的位

TCP、UDP协议是位传输层的协议，而IP协议则是位于网络层的协议。

TCP是传输控制协议，它是一种面向连接的协议，向用户提供可靠的全双工的字节流。
TCP关心数据传输的准确性。
应用程序利用TCP进行通讯时，发送方和接收方之间会建立一个虚拟连接，通过这一连接，双方可以把数据当作

一个双向的字节流来进行交流。它就像打电话。我们从摘机拨号开始，到拨通后建立连接、进行通话，再到挂

机断开连接这一过程，正是抽象的面向连接的具体表现。首先，在开始通话前，拨号，双方响应，从而建立一

条虚拟的“链路”。只有在双方都处于活动状态，这条“链路”才会保持存在。其次，我们可以通过这条“链

路”进行双向的会话，并且在一般情况下，我们可以通过对方的回答来确定对方是否已经正确听到了我们所说

的话，这相当于面向连接协议为保证传输正确而进行的额外校验。

UDP是用户数据报协议，这是一种无连接的协议。UDP是一种不可靠的数据报协议，它不能保证每一个UDP数据报

可以到达目的地。但是，正是由于它的不可靠性，减少了数据确认的过程，所以UDP传输数据的效率比较高。
就像是邮信。我们只需封好信封，然后将其投到邮筒中即可，但是我们不能保证邮局在把信件发送出去和信件

在发送过程中没有受到伤害。
总体看来，面向连接的服务可以保证双方传递数据的正确性，但却要为此进行额外的校验，通信双方建立通信

信道也需要许多系统开销。而无连接的服务最大的优点就是速度快，因为它不需要去验证数据的完整性，也不

会数据是否已接收而操心。


IP是网际协议，自20世纪80年代以来它一直都是网际协议的主力协议，它使用32位地址，为TCP、UDP、ICMP等

协议提供传送的分组服务。

在WINDOWS网络编程中，套接字接口主要有三种类型：流式套接字、数据报套接字以及原始套接字。

流式套接字定义了一种可靠的面向连接的服务，实现了无差错无重复的顺序数据传输。对于建立在这种流式套

接字类型上的套接字来说，数据可以是双向传输的字节流，无长度限制。

数据报套字接口定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证可靠。

原始套接字允许对低层协议如IP或ICMP直接访问，主要用于网络协议的测试，例如WINDOWS带的PING程序，就是

通过ICMP协议来实现的。
客户/服务器模式
在现在的网络应用中，通信双方最常见的交互模式便是客户/服务器模式。在这种模式下，客户向服务器发出服

务请求，服务器收到请求后为客户提供相应的服务。


客户/服务器模式通常采用监听/连接的方式实现。服务器端应用程序在一个端口监听对服务的请求，也就是说

，服务进程一直处于休眠状态，直到一个客户对这个服务提出了连接请求，此时服务线程被“唤醒”并且为客

户提供服务，即对客户的请求作出适当的反应。

面向连接的协议套接字的调用
面向连接的服务器端首先调用SOCKET()建立一个套接字S，用来监听客户端的连接请求。接着，调用bind()将此

套接字与本机地址、端口绑定起来。然后，调用listen()告诉套字S，对进来的连接进行监听并确认连接请求，

于是S被置于被动的监听模式。一个正在进行监听的套接字将给每个请求发送一个确认信息，告诉发送者主机已

经收到连接请求。当时监听套接字S实际上并不接受连接请求，在客户端请求被接受后，调用
accept()将返回一个与S具有相同属性，但不能被用来进行监听，只用来进行数据收发的数据套接字NS，作为与

客户端套接字相对应的连接的另一个端点。对于该客户端套接字后续的所有操作，都应该通过NS来完成。监听

套接字S仍然用于接收其他客户的连接请求。

面向连接的服务器一般是迸发服务器。在WINDOWS平台上，我们往往在调用accept()返回NS后，会创建一个请求

/应答执行线程，将NS作为参数之一传递给该线程，由该线程来完成客户端与服务器端复杂的请求应答工作，而

主线程会再次调用accept()，以接收新的客户端连接请求。

面向连接的客户端也会调用socket()建立一个套接字C，但使用像TCP这样的面向连接的协议时，客户端不必关

心协议使用什么样的本机地址，所以不用调用bind()。客户端调用connect()向服务器端发出连接请求，在与服

务器建立连接之后，客户端和服务器端就存在了一条虚拟的“管道”，客户端套字C和服务器端套接字NS构成了

“管道”的两个端点。客户端和服务器端通过这个“管道”进行数据交换，多次调用send()/recv()来进行请求

/应答，最终完成服务后关闭用于传输的套接字C和NS，并断开连接，结束此次会话。

面向无连接协议的套接字的调用
采用无连接协议（UDP）时，服务器一般都是面向事务的。一个请求和一个应答就完成了客户程序与服务器程序

之间的相互作用。

无边的服务器使用socket()和bind()来建立和绑定套接字S。与面向连接的服务器端不同，我们不必调用

listen()和accept()，只需要调用recvFrom()在套接字S上等待接收数据就可以了。因为是无连接的，因此网络

上任何一台机器发送的套接字S的数据都可以收到。从这一点上你可以想象，它们是无序的。

无连接的服务器一般都是迭代服务器。它们接收到一个数据报后，马上进行相应处理，直到处理完成后，才开

始下一个数据报的接收、处理。所以采用无连接协议时，客户端和服务器端的交互往往是很简单的，一问一答

或只问不答的方式很常见。

无连接的服务器端只有在停止服务时，才会关闭套接字。

无连接的客户端则更简单，只需要调用socket()建立一个套接字C，就可以利用sendto()和recvfrom()与服务器

的数据进行交换。在完成会话后调用closeSocket()关闭套接字C。