8.1 網(wǎng)絡(luò)編程的基本概念，TCP/IP協(xié)議簡介
8.1.1 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形式多樣，內(nèi)容繁雜。網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)要互相通信，必須遵循一定的協(xié)議。目前使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是Internet上所使用的TCP/IP協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)編程的目的就是指直接或間接地通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。網(wǎng)絡(luò)編程中有兩個(gè)主要的問題，一個(gè)是如何準(zhǔn)確的定位網(wǎng)絡(luò)上一臺或多臺主機(jī)，另一個(gè)就是找到主機(jī)后如何可靠高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在TCP/IP協(xié)議中IP層主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的定位，數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚?，由IP地址可以地確定Internet上的一臺主機(jī)。而TCP層則提供面向應(yīng)用的可靠的或非可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，這是網(wǎng)絡(luò)編程的主要對象，一般不需要關(guān)心IP層是如何處理數(shù)據(jù)的。
目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)編程模型是客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)。即通信雙方一方作為服務(wù)器等待客戶提出請求并予以響應(yīng)?？蛻魟t在需要服務(wù)時(shí)向服務(wù)器提出申請。服務(wù)器一般作為守護(hù)進(jìn)程始終運(yùn)行，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)端口，一旦有客戶請求，就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)進(jìn)程來響應(yīng)該客戶，同時(shí)自己繼續(xù)監(jiān)聽服務(wù)端口，使后來的客戶也能及時(shí)得到服務(wù)。
8.1.2網(wǎng)絡(luò)基本概念
IP地址：標(biāo)識計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，由四個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)組成，中間以小數(shù)點(diǎn)分隔。
如：166.111.136.3 , 166.111.52.80
主機(jī)名(hostname)：網(wǎng)絡(luò)地址的助記名，按照域名進(jìn)行分級管理。
如：www.tsinghua.edu.cn
www.fanso.com
端口號(port number)：網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)同一機(jī)器上的不同進(jìn)程的標(biāo)識。
如:80，21，23，25，其中1~1024為系統(tǒng)保留的端口號
服務(wù)類型(service)：網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)。
http, telnet, ftp, smtp
在Internet上IP地址和主機(jī)名是一一對應(yīng)的，通過域名解析可以由主機(jī)名得到機(jī)器的IP，由于機(jī)器名更接近自然語言，容易記憶，所以使用比IP地址廣泛，但是對機(jī)器而言只有IP地址才是有效的標(biāo)識符。
通常一臺主機(jī)上總是有很多個(gè)進(jìn)程需要網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。網(wǎng)絡(luò)通訊的對象準(zhǔn)確的講不是主機(jī)，而應(yīng)該是主機(jī)中運(yùn)行的進(jìn)程。這時(shí)候光有主機(jī)名或IP地址來標(biāo)識這么多個(gè)進(jìn)程顯然是不夠的。端口號就是為了在一臺主機(jī)上提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源而采取得一種手段，也是TCP層提供的一種機(jī)制。只有通過主機(jī)名或IP地址和端口號的組合才能的確定網(wǎng)絡(luò)通訊中的對象：進(jìn)程。
服務(wù)類型是在TCP層上面的應(yīng)用層的概念。基于TCP/IP協(xié)議可以構(gòu)建出各種復(fù)雜的應(yīng)用，服務(wù)類型是那些已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化了的應(yīng)用，一般都是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（軟件）。讀者可以編寫自己的基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，但都不能被稱作標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)類型。
8.1.3兩類傳輸協(xié)議：TCP；UDP
盡管TCP/IP協(xié)議的名稱中只有TCP這個(gè)協(xié)議名，但是在TCP/IP的傳輸層同時(shí)存在TCP和UDP兩個(gè)協(xié)議。
TCP是Tranfer Control Protocol的簡稱，是一種面向連接的保證可靠傳輸?shù)膮f(xié)議。通過TCP協(xié)議傳輸，得到的是一個(gè)順序的無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)流。發(fā)送方和接收方的成對的兩個(gè)socket之間必須建立連接，以便在TCP協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信，當(dāng)一個(gè)socket（通常都是server socket）等待建立連接時(shí)，另一個(gè)socket可以要求進(jìn)行連接，一旦這兩個(gè)socket連接起來，它們就可以進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，雙方都可以進(jìn)行發(fā)送或接收操作。
UDP是User Datagram Protocol的簡稱，是一種無連接的協(xié)議，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都是一個(gè)獨(dú)立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能的路徑傳往目的地，因此能否到達(dá)目的地，到達(dá)目的地的時(shí)間以及內(nèi)容的正確性都是不能被保證的。
下面我們對這兩種協(xié)議做簡單比較：
使用UDP時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中都給出了完整的地址信息，因此無需要建立發(fā)送方和接收方的連接。對于TCP協(xié)議，由于它是一個(gè)面向連接的協(xié)議，在socket之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前必然要建立連接，所以在TCP中多了一個(gè)連接建立的時(shí)間。
使用UDP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)是有大小限制的，每個(gè)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)必須限定在64KB之內(nèi)。而TCP沒有這方面的限制，一旦連接建立起來，雙方的socket就可以按統(tǒng)一的格式傳輸大量的數(shù)據(jù)。UDP是一個(gè)不可靠的協(xié)議，發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)并不一定以相同的次序到達(dá)接收方。而TCP是一個(gè)可靠的協(xié)議，它確保接收方完全正確地獲取發(fā)送方所發(fā)送的全部數(shù)據(jù)。
總之，TCP在網(wǎng)絡(luò)通信上有極強(qiáng)的生命力，例如遠(yuǎn)程連接（Telnet）和文件傳輸（FTP）都需要不定長度的數(shù)據(jù)被可靠地傳輸。相比之下UDP操作簡單，而且僅需要較少的監(jiān)護(hù)，因此通常用于局域網(wǎng)高可靠性的分散系統(tǒng)中client/server應(yīng)用程序。
讀者可能要問，既然有了保證可靠傳輸?shù)腡CP協(xié)議，為什么還要非可靠傳輸?shù)腢DP協(xié)議呢？主要的原因有兩個(gè)。一是可靠的傳輸是要付出代價(jià)的，對數(shù)據(jù)內(nèi)容正確性的檢驗(yàn)必然占用計(jì)算機(jī)的處理時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)的帶寬，因此TCP傳輸?shù)男什蝗鏤DP高。二是在許多應(yīng)用中并不需要保證嚴(yán)格的傳輸可靠性，比如視頻會(huì)議系統(tǒng)，并不要求音頻視頻數(shù)據(jù)絕對的正確，只要保證連貫性就可以了，這種情況下顯然使用UDP會(huì)更合理一些。
8.1.1 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形式多樣，內(nèi)容繁雜。網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)要互相通信，必須遵循一定的協(xié)議。目前使用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是Internet上所使用的TCP/IP協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)編程的目的就是指直接或間接地通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。網(wǎng)絡(luò)編程中有兩個(gè)主要的問題，一個(gè)是如何準(zhǔn)確的定位網(wǎng)絡(luò)上一臺或多臺主機(jī)，另一個(gè)就是找到主機(jī)后如何可靠高效的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在TCP/IP協(xié)議中IP層主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的定位，數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚?，由IP地址可以地確定Internet上的一臺主機(jī)。而TCP層則提供面向應(yīng)用的可靠的或非可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，這是網(wǎng)絡(luò)編程的主要對象，一般不需要關(guān)心IP層是如何處理數(shù)據(jù)的。
目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)編程模型是客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)。即通信雙方一方作為服務(wù)器等待客戶提出請求并予以響應(yīng)?？蛻魟t在需要服務(wù)時(shí)向服務(wù)器提出申請。服務(wù)器一般作為守護(hù)進(jìn)程始終運(yùn)行，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)端口，一旦有客戶請求，就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)進(jìn)程來響應(yīng)該客戶，同時(shí)自己繼續(xù)監(jiān)聽服務(wù)端口，使后來的客戶也能及時(shí)得到服務(wù)。
8.1.2網(wǎng)絡(luò)基本概念
IP地址：標(biāo)識計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，由四個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)組成，中間以小數(shù)點(diǎn)分隔。
如：166.111.136.3 , 166.111.52.80
主機(jī)名(hostname)：網(wǎng)絡(luò)地址的助記名，按照域名進(jìn)行分級管理。
如：www.tsinghua.edu.cn
www.fanso.com
端口號(port number)：網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)同一機(jī)器上的不同進(jìn)程的標(biāo)識。
如:80，21，23，25，其中1~1024為系統(tǒng)保留的端口號
服務(wù)類型(service)：網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)。
http, telnet, ftp, smtp
在Internet上IP地址和主機(jī)名是一一對應(yīng)的，通過域名解析可以由主機(jī)名得到機(jī)器的IP，由于機(jī)器名更接近自然語言，容易記憶，所以使用比IP地址廣泛，但是對機(jī)器而言只有IP地址才是有效的標(biāo)識符。
通常一臺主機(jī)上總是有很多個(gè)進(jìn)程需要網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。網(wǎng)絡(luò)通訊的對象準(zhǔn)確的講不是主機(jī)，而應(yīng)該是主機(jī)中運(yùn)行的進(jìn)程。這時(shí)候光有主機(jī)名或IP地址來標(biāo)識這么多個(gè)進(jìn)程顯然是不夠的。端口號就是為了在一臺主機(jī)上提供更多的網(wǎng)絡(luò)資源而采取得一種手段，也是TCP層提供的一種機(jī)制。只有通過主機(jī)名或IP地址和端口號的組合才能的確定網(wǎng)絡(luò)通訊中的對象：進(jìn)程。
服務(wù)類型是在TCP層上面的應(yīng)用層的概念。基于TCP/IP協(xié)議可以構(gòu)建出各種復(fù)雜的應(yīng)用，服務(wù)類型是那些已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化了的應(yīng)用，一般都是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（軟件）。讀者可以編寫自己的基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，但都不能被稱作標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)類型。
8.1.3兩類傳輸協(xié)議：TCP；UDP
盡管TCP/IP協(xié)議的名稱中只有TCP這個(gè)協(xié)議名，但是在TCP/IP的傳輸層同時(shí)存在TCP和UDP兩個(gè)協(xié)議。
TCP是Tranfer Control Protocol的簡稱，是一種面向連接的保證可靠傳輸?shù)膮f(xié)議。通過TCP協(xié)議傳輸，得到的是一個(gè)順序的無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)流。發(fā)送方和接收方的成對的兩個(gè)socket之間必須建立連接，以便在TCP協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信，當(dāng)一個(gè)socket（通常都是server socket）等待建立連接時(shí)，另一個(gè)socket可以要求進(jìn)行連接，一旦這兩個(gè)socket連接起來，它們就可以進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，雙方都可以進(jìn)行發(fā)送或接收操作。
UDP是User Datagram Protocol的簡稱，是一種無連接的協(xié)議，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都是一個(gè)獨(dú)立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能的路徑傳往目的地，因此能否到達(dá)目的地，到達(dá)目的地的時(shí)間以及內(nèi)容的正確性都是不能被保證的。
下面我們對這兩種協(xié)議做簡單比較：
使用UDP時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)中都給出了完整的地址信息，因此無需要建立發(fā)送方和接收方的連接。對于TCP協(xié)議，由于它是一個(gè)面向連接的協(xié)議，在socket之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前必然要建立連接，所以在TCP中多了一個(gè)連接建立的時(shí)間。
使用UDP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)是有大小限制的，每個(gè)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)必須限定在64KB之內(nèi)。而TCP沒有這方面的限制，一旦連接建立起來，雙方的socket就可以按統(tǒng)一的格式傳輸大量的數(shù)據(jù)。UDP是一個(gè)不可靠的協(xié)議，發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)并不一定以相同的次序到達(dá)接收方。而TCP是一個(gè)可靠的協(xié)議，它確保接收方完全正確地獲取發(fā)送方所發(fā)送的全部數(shù)據(jù)。
總之，TCP在網(wǎng)絡(luò)通信上有極強(qiáng)的生命力，例如遠(yuǎn)程連接（Telnet）和文件傳輸（FTP）都需要不定長度的數(shù)據(jù)被可靠地傳輸。相比之下UDP操作簡單，而且僅需要較少的監(jiān)護(hù)，因此通常用于局域網(wǎng)高可靠性的分散系統(tǒng)中client/server應(yīng)用程序。
讀者可能要問，既然有了保證可靠傳輸?shù)腡CP協(xié)議，為什么還要非可靠傳輸?shù)腢DP協(xié)議呢？主要的原因有兩個(gè)。一是可靠的傳輸是要付出代價(jià)的，對數(shù)據(jù)內(nèi)容正確性的檢驗(yàn)必然占用計(jì)算機(jī)的處理時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)的帶寬，因此TCP傳輸?shù)男什蝗鏤DP高。二是在許多應(yīng)用中并不需要保證嚴(yán)格的傳輸可靠性，比如視頻會(huì)議系統(tǒng)，并不要求音頻視頻數(shù)據(jù)絕對的正確，只要保證連貫性就可以了，這種情況下顯然使用UDP會(huì)更合理一些。