网络编程(socket 编程)

一.概念

网络编程是指通过计算机网络进行数据交换的过程。它涉及创建网络应用程序，使不同的计算机能够相互通信。网络编程的核心是使用套接字（Socket）进行数据传输，所以有时我们也直接叫socket编程

1.网络通信协议

在学习这个之前我们先学习一下几种网络模型

• OSI模型：七层结构，每一层都有详细的功能定义，但实际应用中较少使用。
• TCP/IP模型：四层结构，是互联网的基础，实际应用广泛。
• 五层模型：结合了OSI模型和TCP/IP模型的优点，简化了OSI模型，同时包含了TCP/IP模型的核心内容，是教学和理解网络通信的常用模型。

最常用的还是4层模型（下一节会对其展开描述），而本文开头所讲的socket就是位于应用层和传输层之间的一个接口。它提供了一种编程接口，使得应用程序可以通过网络进行通信。

2. TCP/IP协议

TCP/IP协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是互联网通信的基础协议，它定义了数据如何在网络中进行传输和路由。TCP/IP协议栈包括四个主要层次，每个层次负责不同的功能。

2.1TCP/IP协议栈的四个层次

1. 应用层（Application Layer）

   • 负责处理特定的应用程序细节。
   • 常见协议：HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、DNS（域名系统）等。

2. 传输层（Transport Layer）

   • 负责端到端的可靠数据传输。
   • 主要协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
   • TCP提供可靠的、面向连接的服务，确保数据按顺序到达。
   • UDP提供不可靠的、无连接的服务，适用于实时应用。

3. 网络层（Internet Layer）

   • 负责数据包的路由和转发。
   • 主要协议：IP（互联网协议）。
   • IP负责将数据包从源地址传输到目的地址。

4. 链路层（Link Layer）

   • 负责在物理网络（如以太网、Wi-Fi）上传输数据。
   • 主要协议：以太网协议、Wi-Fi协议等。

2.2 TCP/IP数据传输过程

1. 应用层：应用程序生成数据，并通过应用层协议（如HTTP）进行封装。
2. 传输层：数据被分割成数据段，并添加TCP或UDP头部。
3. 网络层：数据段被封装成数据包，并添加IP头部。
4. 链路层：数据包被封装成帧，并添加链路层头部和尾部。
5. 物理层：帧通过物理介质（如电缆、光纤）传输。