基于Socket的TCP／IP网络通讯模式研究

基于Socket的TCP／IP网络通讯模式研究

孟惠敏

杭州华数传媒电视网络有限公司浙江杭州310000

摘要：此次研究主要是基于Socket探讨分析TCP／IP网络通讯模式，详细介绍了通信协议中的数据识别，论述Socket的类型和作用，并且深入研究和分析TCP／IP协议的并发响应通信模型、重复响应通信模型，以此实现网络通讯。

关键词：Socket；TCP／IP；网络通讯模式

在现代科学快速发展过程中，各行业领域都开始应用网络通讯，且在人们的生活中占据重要地位。通过网络通信服务能够促进数据传输，实时共享信息，从根本上提升现代人的生活质量。但是，互联网数据通信与传输并非随机传输，而是基于通信协议和机制实现。在现代互联网中，常用的网络通信协议与机制为Socket进程通信机制、TCP／IP网络通讯协议。尤其是TCP／IP网络通讯模式，是现代网络通信模式，实现客户端与服务器之间的通信，以此促进互联网通信的发展。所以，TCP／IP网络通讯模式有助于建立客户端服务器模型、传输网络设备的数据。

1、TCP／IP网络通讯与编程接口

1.1TCP／IP网络通讯

一般情况下，互联网通信模型共包括表示层、应用层、网络层、传输层以及物理层等。在网络层和传输层多应用TCP／IP协议，以此实现互联网传输控制与互联协议，还能够对网络设备与互联网接入、数据传输标准进行规范。

在互联网网络中，当存在两台计算机通信时，需要遵循TCP／IP通信协议，确保两台计算机之间建立关联度，之后实施数据通信。连接与数据传输过程都需要应用TCP／IP保温方式实现，计算机需要将通信数据打包为报文方式，并且利用通信数据与连接请求之间连接的路由网关和网络电缆线，实现网络设备之间的通信。但是需要注意的是，必须在路由中选择通信报文，并且确保TCP／IP协议的IP地址和识别字符串，将其传输到计算机中。下图为TCP／IP网络通讯协议报文模式。

在互联网所传输的数据帧中，包含不同协议的识别部分，其中TCP／IP协议的通信识别符包含在数据帧中。在不同数据帧中，将其他协议的识别数据去除之后，能够获取TCP／IP协议的通信报文。在该报文中，包含TCP协议的的识别数据，也包含IP协议的识别数据。在通信报文中，IP头数据包含计算机应用程序的IP协议版本，IP头首部长度，对IP协议进行标示。需要注意的是，通信报文中包含该条通信报文的源地址和目标地址，并且通过IP地址二进制标示在数据报文中。利用该报文的目的地址，能够在互联网数据中，按照路由器列表查找IP地址，并且自动选择传输通信数据的路由，将其发送到目标计算机中。将IP通信报文中的IP头数据去除之后，能够获取TVP协议的通信报文，但是TCP协议的头数据中，包含TCP通信的识别数据。在TCP协议的头数据中，包含验证信息、序列号和端口号，端口号数据对通信的作用比较大。在端口号数据中，包含通信计算机的数据发送方所包含的发送端口、数据接收方接收端口等，确保通信报文在明确目标计算机后，能够通过目的端口传输到应用程序中，以此实现两台计算机的信息通信。因此针对两台计算机来说，在实现同时通信时，通过TCP/IP协议所发送的通信数据，提供进行识别符和通信识别符，即目的端口和目的IP地址。识别符能够利用网络平台，将通信数据传输到目标计算机中，以此实现网络通信。

TCP/IP网间编程界面比较多，以Socket编程界面为主流。该编程接口能够有效处理网间网进程通信问题，且通过Unix系统能够提供Socket编程界面。在计算机平台上，通过动态链接库能够提供Socket的编程界面。所以，Socket编程界面与操作系统无关。在网络体系中，不同Socket均通过本地端口、本地地址和协议描述。但是，完整的Socket却需要由远程地址、远程端口、本地端口、本地地址和协议描述，并且通过操作系统进行优化配置。

图1TCP／IP网络通讯协议报文模式

1.2Socket

Socket是面向客户/服务器模型设计的，对于客户与服务器子程序之间的相互通信，提供有效的通信机制。Socket一般被称为“套接字”，利用Socket方式，能够使计算机中的应用程序将请求发送给网络，及时应答网络请求。Socket是一种独立于TCP／IP协议的通信报文，主要是在IP通信报文与计算机应用层之间的网络编程接口运行，包含流失套接字、数据包套接字、原始套接字。对于流失套接字来说，其能够为应用层提供有效的数传输服务，能够确保网络层传输报文向应用层无差别传输，确保严格按照顺序接受数据信息。数据报套接字能够提供无连接服务，数据包可以采用独立方式发送数据包，但是却无保障性措施。对于原始套接字来说，能够为应用层提供低层次访问，主要是针对ICMP和IP的网络协议。

2、基于Socket的TCP／IP网络通讯模式

TCP／IP通信协议的核心为传输层、物理接口层和网络层，然而其只能够将袁术数据提供给外界，而不能将用户服务接口提供给外界。开发人员无法对TCP／IP协议头直接编写，并通过其发送数据信息。但是借助于Socket，能够为TCP／IP通信协议提供网络编程接口，与协议相互独立。利用Socket所提供的网络编程接口，应用程序能够利用套接字读取IP通信报文，进一步获取计算机所发送的信息数据。因此，按照Socket和TCP／IP协议，能够实现计算机的通信框架。

常见的请求响应方案包括重复响应和并发响应。对于并发响应模型来说，处于等待状态的目标计算机，在源计算机发送数据之后，能够利用子进程对源计算机请求进行响应、父进程继续等待请求。对于重复响应模型来说，能够对请求列表进行维护，还能够根据先入先出队列原则，处理源计算机的请求。通过Socket建立并发响应模型时，首先需要建立新的Socket，赋予其本地地址和端口，之后让Socket监听端口，此时，源计算机能够发送端口号的IP协议和IP地址到目标计算机，目标计算机的Socket在对端口进行监听后，能够发现请求命令，之后产生新的Socket，处理源计算机所发送的通信请求，原有Socket能够持续监听端口。通过建立重复响应模型通信框架，在建立Socket时能够对端口请求进行监听，从而处理请求问题，在此过程中不会建立新的Socket进程，因此需要维护源计算机的请求列表，以此对应监听的请求。

3、结束语

综上所述，TCP／IP网络通讯模式能够为数据传输提供通信识别标示，确保通信数据能够在互联网中查询路由来源，到达目标端口和计算机。Socket能够实时监听目标端口，当发送数据到达之后，其能够将传输数据传达给应用层，利用互联网实现两台计算机的通信。

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