用电信号传输TCP/IP

上一章我们说了浏览器在网络传输中做了哪些工作：首先解析URL，然后根据URL的信息和语境完成消息，然后询问IP，然后向web服务器发送消息。
这其中的一些任务只是有浏览器参与，并不是由浏览器完成的。如询问IP和向web服务器发送消息，因为浏览器是应用程序，他本身并不具有网络功能，那么他又是通过什么方法获得数据的呢？

发送消息

现在浏览器已经将想要发送的消息准备好了，如何发送给web服务器的呢？

创建套接字

理解套接字

套接字就像是客户机连接外界的一个洞。
你在想要利用操作系统的网络功能前，你需要先告诉操作系统，“我想利用网络！“，然后操作系统会凿开一个洞。这个洞就是套接字。
同时操作系统需要给这些洞做一些纪录（如果不纪录的化，操作系统到处都是洞他自己又不知道在哪，那岂不是很危险），这些记录就是控制信息。协议栈在执行操作时需要参阅这些信息来决定下一步操作，这写信息存在于协议栈的一块内存中。
查看套接字，windows在cmd中输入

netstat -ano

本地0.0.0.0表示通信未开始，不绑定IP

创建套接字

使用Socket库中的socket程序组件来创建套接字。

<描述符>  =  socket(<使用IPv4>,<使用TCP>)

执行完毕后，操作系统就会“哐叽”给你凿开一个通往外界的洞。然后他就要开辟出一块内存来纪录一下这是第几个洞（初始化描述符，描述符是标识），这就是控制信息。此时的状态是上张图片的前几行，操作系统知道这个洞的采用的传输协议，操作系统处于监听状态，请求网络的进程ID，但是没有分配IP。（因为创建套接字的时候没有提供IP信息，操作系统不知道这个洞是通往哪的啊！！就只是凿了一个洞，知道这个洞的序号，是谁让我凿的洞，操作系统得一直看着这个洞以免出现安全性问题）

连接服务器

什么是连接

连接实际上是通信双方交换控制信息。
因为通信是双方的，光你凿开了一个洞不行啊，你的看看服务器是不是也有一个洞可以连接，还要确定一下人家让不让你连接。所以你要给服务器发送一个小消息，里面包含着“写信人（IP地址端口号）、收信人（IP地址）、内容（你同不同意我连接啊）”。他们传递的也属于控制信息。
至此我们说完了所有的控制信息，也就是所有包含通讯地址的信息。
操作系统的协议栈中有控制信息，因为操作系统需要知道我的每一个开放“港口”要通往哪些国家，处于什么状态；在双方的通信中有控制信息，因为往来信件需要有发件人收件人。
连接具体要完成的工作：

1. 把服务器的IP地址和端口号告知协议栈（因为至此操作系统还是不知道那个洞是要通向哪里，所以它没办法发信息）
2. 客户端向服务器传达开始通信的请求（发信息）
3. 分配收发数据的缓冲区（为接受数据做准备）

连接操作的实际过程

连接是从应用程序调用Socket库的connect程序组件开始的。

connect(<描述符><服务器IP地址和端口号>...)

上面的调用提供了服务器的IP地址和端口号（端口号是根据你要完成的功能固定的，如果你要完成浏览网页是80端口，加密浏览网页是443端口等等），这些信息会传递给协议栈中的TCP模块。（task1 get!）TCP模块会与该IP地址对应的对象，也就是服务器的TCP模块交换信息，这一交互过程包括以下几个步骤：

1. 首先，客户端先创建一个包含表示开始数据收发操作的控制信息头部（写好信）
2. 接下来，TCP模块会将信息传递给IP模块并委托其进行发送（具体的发送过程以后还会再说）
3. 服务器上的IP模块会将接收到的数据传递给TCP模块
4. 服务器的TCP模块从处于等待连接的套接字中找到TCP头部中记录的端口号，则根据端口号找到了合适的洞。
5. 当找到了对应的套接字后，套接字中会写入相应的信息，并将状态改为正在连接。（终于不是等待了！！！）
6. 服务器的TCP模块开始写信，这个过程和客户端的写信模式相同。内容有可能不同，因为服务器除了之前收发件人、同意链接等信息，还需要填一句您的来信我收到了。
7. 服务器TCP模块会将TCP头部（信）传递给IP模块，并委托IP模块向客户端返回响应。
8. 网络包返回客户端，通过IP模块到达客户机TCP模块，并通过TCP头部的信息来确认连接操作是否成功，如果成功，这时会向套接字中写入服务器的IP地址，端口号等信息，同时还会修改状态为连接完毕（上一张图片上的established状态）
9. 然后客户端也发一个确认收到信件的信息
10. 连接操作完成。

收发数据

如果说创建套接字是在客户机上凿开一个洞，那么连接过程就是在客户机和服务器的对应洞之间插上一条管子。然后客户机往洞里放数据，数据顺着管子就能到达服务器。

其他知识

套接字、Socket、协议栈的区别和联系