企业资料通讯Week4 (1) | Socket &TCP & UDP

Socket 是甚麽?

远在两边(在同一台机器也是可以)的两个程序(process)互相传递讯息就是inter-process communication (简称IPC)
**先开口是client端
如果能够给他们一个读写的通道可以更快速就好了，
这时出现Socket[插槽](provided by the OS) ，像是一个门，我们会在第七层与第四层之间对它做读写，过程也是像上一篇说的，一层一层封装往下丢，到目的地再拆封往上丢上来。如图，Socket位置就是图中黄色部分

Socket 流程

Server端先初始化Socket，然绑定(bind) port，并监听(listen)port，调用accept阻塞，等待client端连接。这时client也初始化Socket并连接server端，如果成功，这时Server与Client便建立了连线。然後Client发送request，Server端接收并处理request，把Client请求的东西发送给Client端，Client端收到，最后Close 连接，一次的交互即结束。

建立 Socket

Socket如其名，[插槽]功能的确像电话『插座』一样。如以电话系统而言，只要将电话的插座设定好某一号码，任何一部电话都可透过这个插座和其它电话通讯。要建立Socket你要有
(1)IP(2^32种不同IP)
(2)port number(2^16，一台机器约可以给65536个独特processes)

IP好懂就是就是你要传的地址，
而为甚麽要有 port number 呢?
想想，一台机器假设有几百个process，我们要让特定的Socket绑定特定的process，因此每个Socket 都给予一个特殊号码（IP number + TCP port），使用者之间只要记住对方的 Socket 号码，便可以直接通讯，而不用考虑到底是经过何种网路、或主机放在什麽地方。
就会像这样:

简单来说，Socket就是一种作业系统提供的程序间通讯机制。

参见:Socket原理讲解
第八章 TCP Socket 程序介面

常见的port number

之前听过一个比喻，通讯埠像是邮局的柜台，特定号码的窗口有特定功能，例如几号柜台是处理邮务，几号是有关金融事务。port number 很像上述概念。
刚刚说有六万多个port number
0~1023 号的服务已被特别定义
1024~49151有的也被占用
49152~65535目前没有port被正式注册占用，你写程序可以用这里
EX:
HTTP:80
mail server:25

按此查询port number服务:port number维基百科

App-layer protocol 设计

1. Types of messages exchanged:
   分两类，一个是request，另一个是response

2. message syntax(语法):
   呈现的规格，多少个fields?中间怎麽分隔?长度是可变的吗?

3. message semantics(语意):
   通常的设计是 type, length, message
   EX:integer,4Byte,一串数字

4. rules:
   收到怎样的message时，server怎麽反应，除了定义正常时回覆，也定义不正常时的回覆(error handling)。

5. open protocols:
   RFCs定义，HTTP protocols 在browser里面
   EX:HTTP,SMTP,NTP

/*也有私人的protocols
EX:Skype/

讲一下app需要甚麽transport服务

这里会视application的功能看看有没有特别要求

1. integrity(资料完整性):
   与data loss有关，有的需要完全一模一样。
   EX:图片很需要资料完整性
   但是即时语音就还好，偶尔掉一个封包也没差(人耳朵对於0.1s的延迟觉得不明显)

2. timing(即时性):
   愈快愈好
   EX:即时语音通话，枪战游戏

3. throughput(单位时间处理量)

没有资料丢失的状态下设备能接收的最大速率
与流畅与否有关

4. security(安全性)
   加解密

/**我自己解读timing 与 throughput 的差别是 一个是传的速率，另一个是收到的速率(适合评估品质)*/

不同服务所要求的点:

/**best-effort delivery 尽可能做到最好!*/(我们也是喔!!)

TCP & UDP

在传输层，UDP 和 TCP 都是常见的网路通讯协定，都是透过『IP位址』与『TCP Port』形成一个『Socket』进行通讯。但他们俩个运作行为不同。

TCP(Transmission Control Protocol)

TCP是一个完整的协定，也就是会经过『建立連线』、『资料传输』与最後的『关闭連线』三个阶段，属於reliable transport ，正确性导向与连线导向线(Connection Oriented)。

运作如下:
TCP会为每个封包分配唯一识别码与序号，可以保证接收端识别封包完整性与顺序，接收端收到，如果确认正确会发送
确认信号（Acknowledgement），然後发送端继续传。
如果错误接收端就不发送Acknowledgement，因此逾时後发送端重新传，这也是同步传输的表现(双向资料传输协定，会等待对方确认是否已正确收到)。

就是因为如此运作，所以TCP顾及:
1.flow control(流量控制)
2.congestion control(阻塞控制)
3.检查错误

缺点是因为要不断确认，速度会比UDP慢一些。

TCP也不管:
1)timing
2)throughput 最小保证
3)security

UDP(User Datagram Protocol)

基本上TCP不管的，UDP也不会管。属於unreliable data transfer 不可靠传输。
UDP不做错误检查与修正，不会flow control，也不会congestion control。错了就直接丢弃封包，不会给你重传，也因为如此，即时性比较高，属於非连线型(Connectionless)。

**早期需要即时性的功能，UDP占优势，现在网路愈来愈快，router变强，loss变少，这些即时性的功能使用TCP来传也很好。

参见:
维基百科 传输控制协定
TCP 和 UDP 是什麽：简单的说明
维基百科 UDP