从TCP到Socket，彻底理解网络编程是怎么回事

进行程序开发的同学，无论Web前端开发、Web后端开发，还是搜索引擎和大数据，几乎所有的开发领域都会涉及到网络编程。比如我们进行Web服务端开发，除了Web协议本身依赖网络外，通常还需要连接数据库，而数据库连接通常是通过网络连接数据库服务器，或者数据库集群，如果负载太高还要搞个缓存集群。

我们在上学的时候基本学了网络编程和网络协议。但两者之间的具体关系可能有些摸不到头脑。这里我们首先重点介绍2个概念，一个概念是网络编程，另外一个是协议。

我们知道网络协议是一个分层的协议族，也就是是有一组协议构成，从下往上各自负责各自的功能。那什么是协议呢?协议的字面意思是共同计议，商议。简单的理解其实就是多方进行沟通的规定。而网络协议其实就是在网络中多个计算节点进行交互、沟通的规定。如果根我们日常生活对比的话，协议可以理解为语言，比如汉语普通话。两个人交流如果都用不通话，那么彼此都能理解对方表达的意图。例如，一个人用四川话，而另外一个用浙江话，那沟通起来估计几乎不太可能。网络协议也是一样的，通过对数据格式的规范化，从而使计算机之间能够彼此明确对方的意图。

下面本文介绍一下网络编程，网络编程也称为socket编程，socket通常译作“套接字”，但原意其实意译应该为”接口“。也就是操作系统提供给开发人员进行网络开发的API接口。这套接口通常可以参数的调整支持多种协议，包括TCP、UDP和IP等等。下面本文从套接字编程和协议两方面分别详细的进行介绍。

网络编程

为了便于理解，本文先从具体的内容开始，也就是通过一个实例介绍一下网络编程是怎么回事。

本文将以TCP协议为例介绍网络编程和协议之前的关系。为了简单，便于理解，本文以Python为例进行介绍，如果不了解Python编程语言关系也不大，下面代码很容易理解。我们知道在网络通信中无论是BS架构还是CS架构，通常分为服务端和客户端，只不过BS架构中的浏览器就是客户端。因此，本文的示例也包含服务端和客户端2部分的代码。代码功能很简单，就是实现客户端和服务端发送字符串。

图1 客户端服务端通信模型

这个代码清单是服务端的代码，这段代码的作用就是在服务端的某个端口建立监听，并等待客户端建立连接。完成连接建立后，等待客户端发送数据，并将数据回传给客户端。

#!/usr/bin/env python3 
#-*- coding:utf-8 -*- 
from socket import * 
from time import ctime 
host = '' 
port = 12345 
buffsize = 2048 
ADDR = (host,port) 
# 创建一个基于TCP协议的套接字 
tctime = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 
tctime.bind(ADDR) 
# 在指定的地址和端口监听 
tctime.listen(3) 
while True: 
 print('Wait for connection ...') 
 tctimeClient,addr = tctime.accept() 
 print("Connection from :",addr) 
 while True: 
 data = tctimeClient.recv(buffsize).decode() 
 if not data: 
 break 
 tctimeClient.send(('[%s] %s' % (ctime(),data)).encode()) 
 tctimeClient.close() 
tctimeClient.close() 

阅读服务端的代码可以看出主要包括，socket、bind、listen、accept、recv和send几个。其中值得关注的是listen和accept，两者分别用于监听端口和接受客户端的连接请求。

下面代码清单是客户端的实现，这里特别的地方是有一个connect函数，该函数实现与服务端建立连接。

#!/usr/bin/env python3 
#-*- coding:utf-8 -*- 
from socket import * 
HOST ='localhost' 
PORT = 12345 
BUFFSIZE=2048 
ADDR = (HOST,PORT) 
tctimeClient = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 
tctimeClient.connect(ADDR) 
while True: 
 data = input(">") 
 if not data: 
 break 
 tctimeClient.send(data.encode()) 
 data = tctimeClient.recv(BUFFSIZE).decode() 
 if not data: 
 break 
 print(data) 
tctimeClient.close() 

通过上述示例代码可以看出服务端通常是被动的，而客户端则要主动一些。服务端程序建立对某个端口的监听，等待客户端的连接请求。客户端向服务端发送连接请求，不出意外的情况下连接建立成功，这时客户端和服务端之前就可以互发数据了。当然，在实际生产环境中意外是经常的，因此从协议和接口层面，需要处理各种意外，本文在协议部分将详细介绍。

（编辑：新余站长网）

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