网络互联的基石：分层模型、TCP/IP 和 Socket

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2024-02-17 13:04:51

网络通信的基本原理：网络分层模型、TCP/IP 协议套件和 Socket

网络分层模型

网络分层模型是将网络协议组织成不同层级的架构，每一层负责特定的通信任务。两种最知名的网络分层模型是 OSI 模型和 TCP/IP 模型。

OSI 模型

OSI 模型（开放系统互联参考模型）定义了七层网络通信：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每层负责特定的功能，例如数据传输、错误检测和应用程序通信。

TCP/IP 模型

TCP/IP 模型（传输控制协议/互联网协议模型）是另一种常用的分层模型，通常用于实际网络实现。它由四层组成：链路层、互联网层、传输层和应用层。TCP/IP 模型与 OSI 模型类似，但更精简，专注于实际网络通信。

TCP/IP 协议套件

TCP/IP 协议套件是一组协议，允许不同网络上的计算机进行通信。该协议套件包括以下关键协议：

IP (互联网协议)： 负责寻址和路由数据包。
TCP (传输控制协议)： 提供可靠、有序的数据传输。
UDP (用户数据报协议)： 提供无连接、不可靠的数据传输。
HTTP (超文本传输协议)： 用于在 Web 浏览器和 Web 服务器之间传输数据。
DNS (域名系统)： 将域名转换为 IP 地址。

Socket

Socket 是应用程序与网络堆栈之间的接口，允许应用程序通过网络发送和接收数据。Socket 通过地址族（例如 IPv4 或 IPv6）和套接字类型（例如 TCP 或 UDP）进行标识。

使用 Socket，应用程序可以：

创建网络连接
发送和接收数据
侦听传入连接
绑定到特定的端口

代码示例

以下代码示例说明如何在 C 语言中使用 Socket 创建 TCP 客户端：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main() {
    // 创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }

    // 设置服务器地址
    struct sockaddr_in servaddr;
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(80); // HTTP 端口
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    // 连接到服务器
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) == -1) {
        perror("connect");
        exit(1);
    }

    // 发送数据
    char *msg = "GET /index.html HTTP/1.1\r\n\r\n";
    if (send(sockfd, msg, strlen(msg), 0) == -1) {
        perror("send");
        exit(1);
    }

    // 接收响应
    char buf[1024];
    if (recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0) == -1) {
        perror("recv");
        exit(1);
    }

    // 打印响应
    printf("%s", buf);

    // 关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}