Socket通信原理

Socket通信原理

一、Socket的定义

1、Socket是一个网络通信的套接字（接口）

二、Socket的实现流程

1、Socket在客户端和服务端发生了什么？

• 服务器：
  a.socket()创建socket对象
  b.bind()为socket对象绑定协议，赋予名字
  c.listen()监听此socket,将socket从默认主动类型改为被动类型
• 客户端：
  a.socket()创建一个socket对象
  b.connnect()连接服务器的socket对象

2、连接过程（TCP） 三次握手连接

3、通信过程：

服务器，客户端都可使用read(),write()等函数1.

4、释放过程（TCP） 四次握手释放

三、Socket通信基本步骤

根据socket通信基本流程图，总结通信的基本步骤：

• 服务器端：
  step1：创建一个用于监听连接的Socket对象；
  step2：用指定的端口号和服务器ip建立一个EndPoint对象；
  step3：用socket对象的Bind()方法绑定EndPoint；
  step4：用socket对象的Listen()方法开始监听；
  step5：接收到客户端的连接，用socket对象的Accept()方法创建一个新的用于和客户端进行通信的socket对象；
  step6：通信结束后一定记得关闭socket；
• 客户端：
  step1：建立一个Socket对象；
  step2：用指定的端口号和服务器ip建立一个EndPoint对象；
  step3：用socket对象的Connect()方法以上面建立的EndPoint对象作为参数，向服务器发出连接请求；
  step4：如果连接成功，就用socket对象的Send()方法向服务器发送信息；
  step5:用socket对象的Receive()方法接受服务器发来的信息；
  step6：通信结束后一定记得关闭socket；

服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen),调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器（connect），如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并
处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

四、Socket中TCP的三次握手建立连接详解

我们知道TCP建立连接要进行“三次握手”，即交换三个分组。大致流程如下:
1、客户端向服务器发送一个SYN J
2、服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
3、客户端再向服务器发一个确认ACK K+1
这样就完成了三次握手，握手中涉及socket中的具体函数如下图所示：

socket中发送的TCP三次握手

从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，这时connetc进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立

总结：客户端的connect在三次握手的第二次返回，而服务器的accept在三次握手的第三次返回。1.

五、Socket中TCP的四次握手释放连接详解

上面介绍了socket中TCP的三次握手建立过程，及其涉及的socket函数。现在我们介绍socket中的四次握手释放连接的过程，请看下图：

socket中发送的TCP四次握手

图示过程如下：
1、某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
2、另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到数据；
3、一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
4、接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。
5、这样每个方向上都有一个FIN和ACK。

socket连接与HTTP连接区别

socket连接

1.socket是位于应用层和传输层之间的“抽象层”
2.socket连接其实就是tcp连接，因为tcp是全双工的，所以Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开，因此socket连接是有状态的

HTTP连接

1.HTTP协议是应用层协议
2.HTTP连接是无状态的
HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接（其实还是建立的TCP 连接)。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。
1）在HTTP 1.0中，客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接，在处理完本次请求后，就自动释放连接。
2）在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求，并且多个请求可以重叠进行，不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。
由 于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接，因此HTTP连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。通常的 做法是即时不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道客 户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”，若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。

应用

由于HTTP的无状态性等，常用于OA系统等应用
由于socket通信的及时性等，常用于群聊、支付、银行交互等场景