计算机程序能够相互联网，相互通讯，这使一切都成为可能，这也是当今互联网存在的基础。那么程序是如何通过网络相互通信的呢？这就是我记录这系列的笔记的原因。C#语言从一开始就是为了互联网而设计的，它为实现程序的相互通信提供了许多有用API，这类应用编程接口被称为套接字(Socket)。在开始学习C# Socket之前我们需要先来了解一下基本的术语和概念。
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1.计算机网络
计算机网络由一组通过通信信道(Communication channel)相互连接的机器组成。这些机器被称为:主机(hosts)和路由器(routers):
- 通信信道 —— 是将字节序列从一个主机传输到另一个主机的一种手段(有线、无线(WiFi)等方式)。
- 主机 —— 作用是运行程序的计算机。
- 路由器 —— 作用是将信息从一个通信信道传递或转发到另一个通信信道。
TCP/IP网络通信流程图:
2.分组报文
- 分组报文 —— 在网络环境中由程序创建和解释的字节序列。
3.协议
协议相当于相互通信的一种约定，协议规定了分组报文的交换方式和它们包含意义。
互联网所使用的协议是 TCP/IP 协议，TCP/IP 协议族主要包括:
- IP 协议(Internet Protocol,互联网协议)
- TCP 协议(Transmission Control Protocol,传输控制协议)
- UDP 协议(User Datagram Protocol,用户数据报协议)
IP协议
- IP 协议 —— 是TCP/IP协议中唯一属于网络层的协议。将数据从一台主机传输到另一台主机。
- IP 协议 —— 提供了一种数据服务:每组分组报文都有网络独立处理和分发，类似于信件或包裹通过邮政系统发送一样。
- IP 协议 —— 是一个"尽力而为"(best-effort)的协议:它试图分发每一个分组报文，在网络传输过程中，偶尔也会发生丢失报文是报文顺序打乱，或者重复发送报文的情况。
在IP协议层之上是传输层(transport layer),它提供了两种可选的协议:TCP协议和UDP协议，两种协议都建立在IP层所提供的服务基础上，二者也被称为"端到端传输协议(end-to-end transport protocol)"根据应用程序协议(Application protocol)的不同需求,使用了不同的方式传输数据。二者都有一个共同的功能:寻址。TCP协议和UDP协议使用的地址叫做端口号(port number)，是用来区分同一主机不同应用程序的。
TCP 协议
TCP协议能够检测和恢复IP层提供的主机到主机的信道中可能发生的报文丢失、重复以及其他错误。TCP协议是一种面向连接(connection oriented)协议:在使用它进行通信之前，两个应用程序之间首先要建立一个TCP连接，这涉及两台相互通信的主机的TCP部件间完成的握手消息(handshake message)的交换。
UDP 协议
UDP协议并不尝试对IP层产生的错误进行修复，它仅仅简单拓展了IP协议，"尽力而为"的数据服务，使它能够在应用程序之间工作，而不是在主机之间工作。使用UDP协议的应用程序需要对处理报文丢失、顺序混乱等问题做好准备。
4.网络地址
在TCP/IP协议中，有两部分信息用来定位一个指定的程序：互联网地址(Internet address)和端口号(port number，范围1-65535)。前者由IP协议使用，后者由传输协议(TCP/UDP)对其进行解析。
互联网地址有二进制数字组成，有两种形式：IPv4(32位)和IPv6(128位)。为了方便使用，两个版本的IP协议有不同的表示方法:
- IPv4地址被表示为一组为4个十进制数，每两个数之间用圆点隔开，这种表示方法叫做:点分形式(dotted-quad)。
- IPv6地址的16个字节由几组16进制的数字表示，这些十六进制数之间有分号隔开，每组数字分别代表了地址中的两个字节。
回环地址
回环地址(loopback address)是被分配的一个特殊的回环接口(loopback interface),回环接口是一种虚拟设备，它的功能只是简单的把发送给它的报文立即返回给发送者。如IPv4中的:127.0.0.1
5.域名系统(Domain Name System,DNS)和本地配置数据库
DNS是一种分布式数据库，它将向www.baidu.com这样的域名映射到真实的互联网地址和其他信息上。DNS协议允许连接到互联网的主机通过TCP或者UDP协议从DNS数据库获取信息。
本地配置数据库通常是一种与具体操作系统相关的机制，用来实现本地与互联网地址的映射。
6.客户端和服务器
客户端(client)和服务器(server)这两个术语分别代表了两种角色:
- 客户端是通信的发起者，而服务器程序则被动等待客户端发起通信，并对其作出响应。
- 客户端和服务器组成了应用程序。
7.什么是Socket(套接字)
Socket(套接字)是一种抽象层，应用程序通过它来发送和接受数据，就像应用程序打开一个文件句柄，将数据读写到稳定的存储器上一样。
在TCP/IP协议族中的主要Socket类型为:
- 流套接字(stream socket):传输层使用TCP协议，提供了一个可信赖的字节流服务
- 数据报套接字(datagram socket):传输层使用UDP协议，提供了一个"尽力而为"的数据报服务，最长一次可以发送65500个字节的数据。
参考资料:《TCP/IP Socket in Java》
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