1. 基础概念

1.1 什么是 socket

socket 准确地说是一组应用程序接口，通过这组接口，进程间可以通过类似 unix 标准文件输入(read)输出(write)的方式进行通信。

socket 描述的就是进程间这种通信。

1.2 TCP/IP 协议族

TCP/IP 协议族是一组规定数据如何在网络中进行传输的规约，简单来说它包含传输层、网络层、链路层等不同的通信协议，其中传输层的 TCP/UDP 协议和网络层的 IP 协议是网络编程中最基础、最常见的协议。

一般意义上的网络编程只需要关心 TCP、UDP、IP、HTTP 等协议即可。

1.3 什么是 TCP

TCP 全称是 Transmission Control Protocol，是建立在 IP 地址、端口、unix stand file 之上的一种全双工传输层协议，TCP 的主要特点是：

面向连接
提供稳定有序可靠的数据传输（通过诸如超时重发、ack 确认、拥塞控制等策略）

TCP 在 socket 编程中是 stream socket，unix socket 中用 SOCK_STREAM 表示。

详见 http://tools.ietf.org/html/rfc793。

1.4 什么是 UDP

UDP 全称是 User Datagram Protocol，是一种简单的面向数据报的传输层协议，UDP 不提供类似 TCP 的数据可靠性保证，因而是一种简单的不可靠传输协议，正是由于 UDP 的简单，它的最大特点就是快。

UDP 在 socket 编程中是 Datagram Sockets，unix socket 中用 SOCK_DGRAM 表示。

详见 http://tools.ietf.org/html/rfc768。

1.5 什么是 IP

IP 是一种唯一的用来辨识计算机在网络中的位置，同时 IP 也是一种协议，是计算机网络协议中的重要组成部分。

IP 分为 4 字节的 IPV4 和 16 字节的 IPV6，前者能够表达的计算机地址是：2^32=4,294,967,296，后者是前者的 2^96 倍。

IPV4 一般用点分法的 10 进制表示，如 192.168.0.1，IPV6 一般用冒号分割的 16 进制表示 2001:0db8:c9d2:0012:0000:0000:0000:0051。

详见 https://tools.ietf.org/html/rfc791。

1.6 七层网络模型

数据是怎么从 socket 通过协议传送的？答案就是封装 Data Encapsulate。

我们称一个需要传输的数据为一个 packet，一个 packet 需要传递到网络中的另一个进程，首先这个 packet 需要用应用层协议进行封装，这里是七层模型中的应用层：Application layer (为了叙述方便这里把传输层上面的协议统称为应用层，七层简化为四层)，接着封装之后的 packet 继续被下层协议封装，比如下层是 TCP 协议，七层模型中的传输层：Transport layer，然后再被下层协议封装，比如 IP 协议，七层模型中的：Network layer，最后数据通到达网卡等硬件设备，七层中的物理层：Physical layer。

Application （HTTP）
Presentation
Session
Transport (TCP、UDP)
Network （IP）
Data Link
Physical

当 packet 到达网络的另一端，此时又需要对封装之后的 packet 实行相反的过程进行称之为拆包，从而最终获得原始的 packet。

详见:

1.7 字节

为了表述方便，计算机通信数据大小统一以字节为单位，1 byte=8 bit。

1.8 字节序

数据在网络中是 big-endian （network byte order）的方式存储，即高位在前的存储方式，机器的内存中是以 little-endian （host byte order）的方式存储，即低位在前的方式存储，为了让网络中的字节序和机器本地的字节序一致，必须进行相互转换，为什么？查看详见。

unix 提供转换的函数是：

htons() host to network short
htonl() host to network long
ntohs() network to host short
ntohl() network to host long

详见:

1.9 文件描述符

文件描述符是一个简单的非负整数，用来表示一个打开的文件，Unix 中一切都是文件，socket 本质上也可以理解为一个文件。

1.10 计算机是如何交流的

人因为需要交流和沟通，才有了语言，计算机需要交流和沟通，才有了协议。人的交流促成了社交网络，计算机的交流促成了计算机网络，而计算机交流的本质其实是进程的交流，不同计算机上的进程通过 socket 相互通信，socket 提供了进程交流的通道，借助于协议，不同进程说的话才能被另一个进程理解。

计算机就是利用 socket，通过一组组的协议，以太网协议、IP 协议、TCP/UDP 协议进行相互交流的。

基础概念