十 C# Socket协议的形象描述
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。
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Socket 接口是访问 Internet 使用得最广泛的方法。 如果你有一台刚配好TCP/IP协议的主机，其IP地址是202.120.127.201， 此时在另一台主机或同一台主机上执行ftp 202.120.127.201，显然无法建立连接。因"202.120.127.201" 这台主机没有运行FTP服务软件。同样， 在另一台或同一台主机上运行浏览软件 如Netscape，输入"http://202.120.127.201"，也无法建立连接。现在，如果在这台主机上运行一个FTP服务软件（该软件将打开一个Socket， 并将其绑定到21端口），再在这台主机上运行一个Web 服务软件（该软件将打开另一个Socket，并将其绑定到80端口）。这样，在另一台主机或同一台主机上执行ftp 202.120.127.201，FTP客户软件将通过21端口来呼叫主机上由FTP 服务软件提供的Socket，与其建立连接并对话。而在netscape中输入"http://202.120.127.201"时，将通过80端口来呼叫主机上由Web服务软件提供的Socket，与其建 立连接并对话。
在Internet上有很多这样的主机，这些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，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，象一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。
要写网络程序就必须用 Socket ，这是程序员都知道的。而且，面试的时候，我们也会问对方会不会 Socket 编程？一般来说，很多人都会说， Socket 编程基本就是 listen ， accept 以及 send ， write 等几个基本的操作。是的，就跟常见的文件操作一样，只要写过就一定知道。
对于网络编程，我们也言必称 TCP/IP ，似乎其它网络协议已经不存在了。对于 TCP/IP ，我们还知道 TCP 和 UDP ，前者可以保证数据的正确和可靠性，后者则允许数据丢失。最后，我们还知道，在建立连接前，必须知道对方的 IP 地址和端口号。除此，普通的程序员就不会知道太多了，很多时候这些知识已经够用了。最多，写服务程序的时候，会使用多线程来处理并发访问。
我们还知道如下几个事实：
1：一个指定的端口号不能被多个程序共用。比如，如果 IIS 占用了 80 端口，那么 Apache 就不能也用 80 端口了。
2：很多防火墙只允许特定目标端口的数据包通过。
3：服务程序在 listen 某个端口并 accept 某个连接请求后，会生成一个新的 socket 来对该请求进行处理。
于是，一个困惑了我很久的问题就产生了。如果一个 socket 创建后并与 80 端口绑定后，是否就意味着该 socket 占用了 80 端口呢？如果是这样的，那么当其 accept 一个请求后，生成的新的 socket 到底使用的是什么端口呢（我一直以为系统会默认给其分配一个空闲的端口号）？如果是一个空闲的端口，那一定不是 80 端口了，于是以后的 TCP 数据包的目标端口就不是 80 了 -- 防火墙一定会组织其通过的！实际上，我们可以看到，防火墙并没有阻止这样的连接，而且这是最常见的连接请求和处理方式。我的不解就是，为什么防火墙没有阻止这样的连接？它是如何判定那条连接是因为 connet80 端口而生成的？是不是 TCP 数据包里有什么特别的标志？或者防火墙记住了什么东西？
后来，我又仔细研读了 TCP/IP 的协议栈的原理，对很多概念有了更深刻的认识。比如，在 TCP 和 UDP 同属于传输层，共同架设在 IP 层（网络层）之上。而 IP 层主要负责的是在节点之间（ End to End ）的数据包传送，这里的节点是一台网络设备，比如计算机。因为 IP 层只负责把数据送到节点，而不能区分上面的不同应用，所以 TCP 和 UDP 协议在其基础上加入了端口的信息，端口于是标识的是一个节点上的一个应用。除了增加端口信息， UPD 协议基本就没有对 IP 层的数据进行任何的处理了。而 TCP 协议还加入了更加复杂的传输控制，比如滑动的数据发送窗口（ Slice Window ），以及接收确认和重发机制，以达到数据的可靠传送。不管应用层看到的是怎样一个稳定的 TCP 数据流，下面传送的都是一个个的 IP 数据包，需要由 TCP 协议来进行数据重组。
所以，我有理由怀疑，防火墙并没有足够的信息判断 TCP 数据包的更多信息，除了 IP 地址和端口号。而且，我们也看到，所谓的端口，是为了区分不同的应用的，以在不同的 IP 包来到的时候能够正确转发。
TCP/IP 只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。就像操作系统会提供标准的编程接口，比如 Win32 编程接口一样， TCP/IP 也必须对外提供编程接口，这就是 Socket 编程接口 -- 原来是这么回事啊！
在 Socket 编程接口里，设计者提出了一个很重要的概念，那就是 socket 。这个 socket 跟文件句柄很相似，实际上在 BSD 系统里就是跟文件句柄一样存放在一样的进程句柄表里。这个 socket 其实是一个序号，表示其在句柄表中的位置。这一点，我们已经见过很多了，比如文件句柄，窗口句柄等等。这些句柄，其实是代表了系统中的某些特定的对象，用于在各种函数中作为参数传入，以对特定的对象进行操作 -- 这其实是 C 语言的问题，在 C++ 语言里，这个句柄其实就是 this 指针，实际就是对象指针啦。
现在我们知道， socket 跟 TCP/IP 并没有必然的联系。 Socket 编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以， socket 的出现只是可以更方便的使用 TCP/IP 协议栈而已，其对 TCP/IP 进行了抽象，形成了几个最基本的函数接口。比如 create ， listen ， accept ， connect ， read 和 write 等等。
现在我们明白，如果一个程序创建了一个 socket ，并让其监听 80 端口，其实是向 TCP/IP 协议栈声明了其对 80 端口的占有。以后，所有目标是 80 端口的 TCP 数据包都会转发给该程序（这里的程序，因为使用的是 Socket 编程接口，所以首先由 Socket 层来处理）。所谓 accept 函数，其实抽象的是 TCP 的连接建立过程。 accept 函数返回的新 socket 其实指代的是本次创建的连接，而一个连接是包括两部分信息的，一个是源 IP 和源端口，另一个是宿 IP 和宿端口。所以， accept 可以产生多个不同的 socket ，而这些 socket 里包含的宿 IP 和宿端口是不变的，变化的只是源 IP 和源端口。这样的话，这些 socket 宿端口就可以都是 80 ，而 Socket 层还是能根据源 / 宿对来准确地分辨出 IP 包和 socket 的归属关系，从而完成对 TCP/IP 协议的操作封装！而同时，放火墙的对 IP 包的处理规则也是清晰明了，不存在前面设想的种种复杂的情形。
明白 socket 只是对 TCP/IP 协议栈操作的抽象，而不是简单的映射关系，这很重要！
