networking - 在端口和套接字之间混淆

Question

好的，所以当我尝试对 IP 地址、端口和套接字进行研究时，这就是我得到的结果:

IP 地址用于映射到网络上的不同设备。

端口号用于访问主机上的特定应用程序。

套接字是两者的结合。

我不明白的是，如果端口将您连接到特定应用程序，那么每个应用程序应该只有 1 个端口号，对吗？但是例如端口 80 用于 HTTP，所以如果应用程序正在使用该端口，它正在监听 HTTP 请求，对吗？那么，如果不止一个人试图访问它会发生什么？套接字和端口让我很困惑..

Answer 1

套接字是软件中使用的一种抽象，使程序员可以更轻松地通过网络发送和接收数据。它们是您在应用程序级代码中使用的接口(interface)，用于访问由您的操作系统和语言运行时提供的底层网络协议(protocol)实现。

TCP 协议(protocol)、IP 协议(protocol)和其他流行的网络协议(protocol)本身没有任何“套接字”的概念。 “套接字”是 TCP/IP 的实现者提出的一个概念。

那么“套接字”的概念是什么？基本上，您可以向其中写入数据和从中读取数据的对象。 “打开”套接字意味着在程序内存中创建这些对象之一。您还可以“关闭”套接字，这意味着释放该对象在后台使用的任何系统资源。

某些类型的套接字可以“绑定(bind)”到本地和远程地址，您可以将其视为在套接字对象上设置一些数据字段或属性。这些字段的值会影响从套接字读取或写入套接字时发生的情况。

在 Unix 中，有多种套接字。如果您“打开”一个 TCP 套接字 ，将其“绑定(bind)”到本地和远程地址(和端口)，并将一些数据写入其中，您的库/操作系统会将这些数据打包成一个 TCP 段，并通过与您的本地地址匹配的任何网络接口(interface)发送出去将套接字绑定(bind)到。如果您“打开”一个 IP socket , 并向其写入一些数据，该数据将被打包成一个 IP 数据包(不添加任何 TCP header )并发送出去。如果您打开“原始”，链路级套接字 ，并写入它，数据将作为链路级帧的有效载荷发送出去，减去 IP 和 TCP header 。还有 “Unix 域套接字” .如果您打开其中一个并写入其中，数据将直接通过系统内存传递到同一台机器上的另一个进程。

因此，尽管它们经常用于像 C 这样的非 OO 语言中，但套接字是 OO 语言所称的“多态性”的完美示例。如果您在向某人解释什么是“多态性”时遇到困难，请教他们有关网络套接字的知识。

“端口”是一个完全不同的概念。 “端口”的概念内置于 TCP 和其他传输协议(protocol)中。

其他人可能会对“端口”给出更高的定义，并且可能在技术上更准确。这是一个完全脚踏实地的:

“端口”是 号码 它出现在 TCP 段上的 TCP header 中。 (或 UDP 段上的 UDP header 。)

只是一个数字。不多也不少。

如果您使用基于“套接字”的接口(interface)进行网络编程，那么该数字的意义在于您的每个 TCP 或 UDP 套接字都有一个“本地端口”属性和一个“远程端口”属性。正如我之前所说，设置这些属性称为“绑定(bind)”。

如果您的套接字的“本地端口”属性“绑定(bind)”为 80，那么您发送的所有 TCP 段将在“发送者端口” header 中包含“80”。然后，当其他人回复您的消息时，他们会将“80”放在他们的“目标端口” header 中。

更重要的是，如果您的套接字“绑定(bind)”到本地端口 80，那么当数据从其他地方到达时，寻址到您的端口 80，操作系统会将其传递给您的应用程序进程，而不是其他任何进程。然后，当您尝试从套接字读取时，将返回该数据。

显然，操作系统需要知道每个套接字绑定(bind)到哪个端口。所以在“绑定(bind)”时，必须进行系统调用。如果您的程序没有以足够的权限运行，操作系统可能会拒绝让您绑定(bind)到某个端口。然后，根据您使用的语言，您的网络库将抛出异常或返回错误代码。

有时操作系统可能拒绝让您绑定(bind)到某个端口，不是因为您没有正确的权限，而是因为另一个进程已经绑定(bind)到它。但是，这就是其他一些答案出错的原因，如果在打开套接字时设置了某些标志，则您的操作系统可能允许将多个套接字绑定(bind)到相同的本地地址和端口。

您仍然不知道“监听”和“连接”套接字是什么。但是一旦你理解了上述内容，那将只是一个小小的跳跃。

上面解释了我们今天所说的“套接字”和我们所说的“端口”之间的区别。可能仍然不清楚的是:为什么我们需要做出这种区分？

你真的让我想到这里(谢谢)!我们可以将称为“套接字”的软件抽象称为“端口”，而不是调用 socket_recv你会打电话port_recv ?

如果您只对 TCP 和 UDP 感兴趣，那也许可以。请记住，“套接字”抽象不仅适用于 TCP 和 UDP。它也适用于其他网络协议(protocol)，以及同一台机器上的进程间通信。

再说一次，TCP 套接字不仅映射到端口。 “已连接”的 TCP 套接字映射到本地 IP 地址、本地端口、远程地址和远程端口。它还具有其他相关数据，包括各种标志、发送和接收缓冲区、传入/传出数据流的序列号以及用于拥塞控制(速率限制)等的各种其他变量。这些数据不仅仅属于本地港口。

可以有数千个 TCP 连接同时通过同一个“端口”。这些连接中的每一个都有自己的关联数据，封装每个连接数据的软件对象是“TCP 套接字”。

即使您只使用 TCP/UDP，即使您一次只有一个进程使用任何给定的本地端口，即使您一次只有一个连接通过每个本地端口，我认为“套接字“抽象仍然有意义。如果我们只是将套接字称为“端口”，那么这个词中会包含更多含义。重复使用同一个词来表达太多含义会阻碍交流。

“端口”是应用程序进程的传输协议(protocol)级别标识符。 “套接字”是软件中用来发送/接收消息的对象，这些消息是从/向这些标识符寻址的。

区分“我的地址”和“发送来自我的信件的东西”是一个有用的区别。 “我的地址”只是一个标签。标签不是事件的东西，它可以做发送数据之类的事情。为“用于发送数据的事物”赋予自己的名称是合乎逻辑的，不同于表示“数据标记的发送者地址”的名称。