第1篇 I/O基础篇

第1章 网络通信原理

1.1 网络基础架构

1.1.1 C/S架构

有工作经验的人都知道，C指的是Client（客户端），S指的是Server（服务端），我们用Socket的目的就是实现C/S软件架构的服务端与客户端之间的网络通信。

1.1.2 C/S信息传输流程

完成一次网络通信，大致要经过以下5个步骤。

（1）客户端产生数据，存放于客户端应用的内存中，然后调用接口将自己内存中的数据发送/拷贝给操作系统内存。

（2）客户端操作系统收到数据后，按照客户端应用指定的规则（即协议），调用网卡并发送数据。

（3）网络传输数据。

（4）服务端应用调用系统接口，想要将数据从操作系统内存拷贝到自己的内存中。

（5）服务端操作系统收到指令后，使用与客户端相同的规则（即协议）从网卡读取数据，然后拷贝给服务端应用。

1.2 TCP/IP五层模型详解

计算机与计算机之间要有统一的连接标准才能够完成相互通信，这个标准被称为互联网协议，而网络就是物理链接介质+互联网协议。按照功能不同，人们将互联网协议从不同维度分为OSI七层、TCP/IP五层或TCP/IP四层，如下图所示。

每层运行的常见设备如下图所示。

1.2.1 物理层

物理层主要是基于电器特性发送高低电平信号，电平即“电压平台”，指的是电路中某一点电压的高低状态，在网络信号中高电平用数字“1”表示，低电平用数字“0”表示。电平的高低是个相对概念，3V对于7V是低电平，但对于1V就是高电平。

1.2.2 数据链路层

由于单纯的电平信号“0”和“1”没有任何意义，在实际应用中，我们会将电平信号进行分组处理，多少位一组、每组什么意思，这样数据才有具体的含义。数据链路层的功能就是定义电平信号的分组方式。

1．以太网协议

数据链路层使用以太网协议进行数据传输，基于MAC地址的广播方式实现数据传输，只能在局域网内广播。早期各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议Ethernet。

2．Ethernet以太网

由一组电平信号构成一个数据包，叫作“帧”，每一数据帧由报头Head和数Data两部分组成，如下图所示。

Head：固定18字节，其中发送者/源地址6字节，接收者/目标地址6字节，数据类型6字节。

Data：最短46字节，最长1500字节。

数据包的具体内容格式为：Head长度+Data长度=最短64字节，最长1518字节（超过最大限制就分片发送）。

3．MAC地址

Head中包含的源地址和目标地址的由来：Ethernet规定接入Internet的设备必须配有网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即MAC地址。

MAC地址：每块网卡出厂时都被印上一个世界唯一的MAC地址，它是一个长度为48位的二进制数，通常用12位十六进制数表示（前6位是厂商编号，后6位是流水线号）。

4．Broadcast广播

有了MAC地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过ARP协议获取另外一台主机的MAC地址），下面是以太网通信数据帧的详细示意图。

其实Ethernet采用非常原始的广播方式进行通信，也就是说计算机之间的通信基本靠“吼”。例如，有多台PC组成了一个网络，并通过硬件设施链接具备了通信条件，如下图所示。

上图中，PC1按照固定协议格式以广播的方式发送以太网包给PC4，然而，PC2、PC3、PC5都会收到PC1发来的数据包，拆开后如果发现目标MAC地址不是自己就会丢弃，如果是自己就响应。

1.2.3 网络层

有了Ethernet、MAC地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此进行通信了，问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的（如下图所示），如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的数据包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难。

全世界的大网络由一个个小的彼此隔离的局域网组成，以太网包只能在一个局域网内发送，一个局域网是一个广播域，跨广播域通信只能通过路由转发。由此得出结论：必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是。如果是就采用广播的方式发送，如果不是就采用路由的方式发送（向不同广播域/子网分发数据包），MAC地址是无法区分的，它只跟厂商有关，网络层就是用来解决这一问题的。网络层的作用就是引入一套新的地址来区分不同的广播域/子网，这套地址叫作网络地址。

1．IP

规定网络地址的协议叫作IP（Internet Protocol，网际互联协议），它定义的地址称为IP地址。广泛采用v4版本即IPv4，规定网络地址由32位二进制数表示。一个IP地址通常写成四段十进制数，例如172.16.10.1，其取值范围为：0.0.0.0～255.255.255.255。

IP地址由两部分组成：网络部分（用来标识子网）和主机部分（用来标识主机）。

2．子网掩码

所谓“子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

我们根据“子网掩码”就能判断任意两个IP地址是否处于同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行&运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果相同，就表明它们在同一个子网络中，否则就不在。比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络中？

我们将二者IP地址与子网掩码分别进行&运算，具体规则如下图所示。

运算结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络中。

总结一下，IP的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络中。

3．IP数据包

IP数据包也分为Head和Data两部分，无须为IP数据包定义单独的栏位，直接放入以太网包的Data部分即可。

Head（IP头部）：长度为20～60字节。

Data（IP数据）：最长为65515字节。

而以太网数据包的Data部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送。其具体结构如下图所示。

4．ARP

我们已经知道计算机通信方式基本靠“吼”，也就是广播的方式。所有上层的数据包到最后都要封装到以太网头，然后通过以太网协议发送。在谈及以太网协议的时候，我们已经了解到，通信基于MAC地址的广播方式实现的，计算机在发送数据包时，获取自身的MAC地址是容易的，获取目标主机的MAC地址，需要通过ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）来实现。

ARP用于实现从IP地址到MAC地址的映射，即询问目标IP地址对应的MAC地址，以广播的方式发送数据包，获取目标主机的MAC地址。我们通过一个案例来说明其具体通信原理，假设主机IP地址都已知。

● 主机A的IP地址为10.1.20.64，MAC地址为00：08：ca：xx：xx：xx；

● 主机B的IP地址为10.1.20.109，MAC地址为44：6d：57：xx：xx：xx。

当主机A要与主机B通信时，ARP可以将主机B的IP地址（10.1.20.109）解析成主机B的MAC地址，以下为工作流程。

第一步：通过IP地址和子网掩码计算出自己所处的子网，得出如下表所示的结果。

第二步：分析主机A和B是否处于同一网络，如果不是同一网络，那么下表中目标IP地址为10.1.20.109（访问路由器的路由表），通过ARP获取的是网关的MAC地址。

第三步：根据主机A上的路由表内容，确定用于访问主机B的转发IP地址是10.1.20.109。然后主机A在自己的本地ARP缓存中检查主机B的匹配MAC地址。

第四步：如果主机A在ARP缓存中没有找到映射，它将询问10.1.20.64的硬件地址，从而将ARP请求帧广播到本地网络上的所有主机。源主机A的IP地址和MAC地址都包括在ARP请求中。本地网络上的每台主机都接收到ARP请求并且检查是否与自己的IP地址匹配。如果主机发现请求的IP地址与自己的IP地址不匹配，它将丢弃ARP请求。

第五步：主机B确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址匹配，将主机A的IP地址和MAC地址映射添加到本地ARP缓存中。

第六步：主机B将包含其MAC地址的ARP回复消息直接发送回主机A。

第七步：当主机A接收到从主机B发来的ARP回复消息时，会用主机B的IP地址和MAC地址映射更新ARP缓存。本机缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。主机B的MAC地址一旦确定，主机A就能向主机B发送IP地址了。

为了让大家更好地理解ARP以及广播和单播的概念，我们可以利用网络抓包工具Wireshark来看一下抓取到的真实网络中的ARP过程，通过数据包的方式来呈现，部分MAC地址隐藏部分用xx代替。

假如，主机A↔主机B通信：

● 主机A：IP地址为10.1.20.64，MAC地址为00：08：ca：xx：xx：xx。

● 主机B：IP地址为10.1.20.109，MAC地址为44：6d：57：xx：xx：xx。

ARP请求数据包的内容如下。

上面请求数据的含义是，我是主机A，IP地址为10.1.20.64，MAC地址为00：08：ca：xx：xx：xx。

请问主机B，IP地址为10.1.20.109，你的MAC地址是多少？

00：00：00_00：00：00是置空位（留坑），表示询问者不知道，等待接收方回应（填坑）。

ARP回应数据包的内容如下。

上面请求数据的含义是，我是主机B，IP地址为10.1.20.109，MAC地址为44：6d：57：xx：xx：xx。

你好，主机A，IP地址为10.1.20.64，MAC地址为00：08：ca：xx：xx：xx。

下表是ARP中每个属性的具体含义详解。

1.2.4 传输层

现在我们已经知道，网络层的IP地址帮我们区分子网，以太网层的MAC地址帮我们找到主机。大家使用的都是应用程序，你的计算机上可能同时开启QQ、微信等多个应用程序，那么我们通过IP地址和MAC地址找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序？答案就是端口，端口就是应用程序与网卡关联的编号。那么传输层就是用来建立端口到端口的通信机制的。

1．TCP

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种可靠传输协议，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割，其数据结构如下图所示。

2．UDP

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种不可靠传输协议，“报头”部分总共有8字节，总长度不超过65535字节，正好放进一个IP数据包，其数据结构如下图所示。

3．TCP报文结构

TCP报文是TCP层传输的数据单元，也叫作报文段。TCP报文结构如下图所示。

下面对报文内容做详细介绍。

（1）端口号：用来标识同一台计算机的不同应用进程。

● 源端口：源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。

● 目的端口：目的端口指明接收方计算机上的应用程序接口。

TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据包中的源IP地址和目的IP地址唯一确定一条TCP连接。

（2）序号和确认号：TCP可靠传输的关键部分。序号是本报文段发送的数据组的第一个字节的序号。在TCP传送的流中，每一个字节都有一个序号。例如：一个报文段的序号为300，此报文段数据部分共有100字节，则下一个报文段的序号为400。所以序号确保了TCP传输的有序性。

确认号，即ACK，指明下一个期待收到的字节序号，表明该序号之前的所有数据已经正确无误地收到。确认号只有当ACK标志为1时才有效。比如建立连接时，SYN报文的ACK标志为0。

（3）数据偏移/头部长度：4位。由于头部可能含有可选项内容，TCP报头的长度是不确定的，报头不包含任何任选属性则长度为20字节，4位头部长度属性所能表示的最大值为1111，转化成十进制为15，15×32/8=60，故报头最大长度为60字节。头部长度也叫数据偏移，是因为头部长度实际上指示了数据区在报文段中的起始偏移值。

（4）保留：为将来定义新的用途保留，现在一般设置为0。

（5）标志位：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN，共6个，每一个标志位都表示一个控制功能，具体含义如下表所示。

（6）窗口：滑动窗口大小，用来告知发送端接收端的缓存大小，以此控制发送端发送数据的速率，从而达到流量控制。窗口大小是一个16位属性，因而窗口大小最大为65535。

（7）校验和：奇偶校验，此校验和针对整个TCP报文段，包括TCP头部和TCP数据，以16位属性进行计算所得。由发送端计算和存储，并由接收端进行验证。

（8）紧急指针：只有当URG标志为1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和顺序号属性中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。TCP的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

（9）选项和填充：最常见的可选属性是最长报文大小，又称为MSS（Maximum Segment Size），每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置SYN标志为1的那个段）中指明这个选项，它表示本端所能接收的最大报文段的长度。选项长度不一定是32位的整数倍，所以要加填充位，即在这个属性中加入额外的零，以保证TCP头部长度是32位的整数倍。

（10）数据部分：TCP报文段中的数据部分是可选的。在一个连接建立和一个连接终止时，双方交换的报文段仅有TCP头部。如果一方没有数据要发送，也使用没有任何数据的头部来确认收到的数据。在处理超时的许多情况中，也会发送不带任何数据的报文段。

4．TCP交互流程

传输连接包括三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。传输连接管理就是对连接建立和连接释放过程的管控，使其能正常运行，以达到这些目的：使通信双方能够确知对方的存在、可以允许通信双方协商一些参数（最大报文段长度、最大窗口大小等）、能够对运输实体资源进行分配（缓存大小等）。TCP连接的建立采用客户端-服务器模式：主动发起连接建立的应用进程叫作客户端，被动等待连接建立的应用进程叫作服务器。接下来，介绍TCP完成数据传输的三次握手和四次挥手的详细过程。

第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包（syn=1）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。

第二次握手：服务器收到SYN包，必须确认客户端的SYN包（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=1），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK（ack=y+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

至此，TCP连接就建立了，客户端和服务器可以愉快地“玩耍”了。只要通信双方没有一方发出连接释放的请求，连接就将一直保持。如果有一方释放连接，就会发起挥手操作。

第一次挥手：客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文头部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN_WAIT_1（终止等待1）状态。TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。

第二次挥手：服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务器就进入了CLOSE_WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器方向的连接就被释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接收。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE_WAIT状态持续的时间。

客户端收到服务器的确认请求后，客户端就进入FIN_WAIT_2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接收服务器发送的最后的数据）。

第三次挥手：服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST_ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

第四次挥手：客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME_WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2×MSL（最长报文段寿命）的时间，当客户端撤销相应的TCB（Transmit Control Block，传输控制模块）后，才进入CLOSED状态。

最后，服务器只要收到了客户端发出的确认，就立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

TCP交互的详细过程如下图所示。

1.2.5 应用层

在日常操作中，用户使用的都是应用程序，应用程序都工作在应用层。互联网是开放的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式。应用层的功能就是规定应用程序的数据格式。

例如：TCP可以为各种各样的程序传递数据，比如SMTP、HTTP、FTP、POP3等，那么，必须有不同的协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了“应用层”。如下图所示是应用层协议的基本组成结构示意。

用户从应用程序中发送数据是一个对数据封装的过程，而接收数据则是一个解封装的动作。下面简单介绍一下常用的应用层协议。

1．DNS协议

DNS是英文Domain Name System（域名系统）的缩写，用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。现在顶级域名TLD（Totel Lead Domination）分为三大类：国家顶级域名nTLD、通用顶级域名gTLD和基础结构域名。域名服务器分为四种类型：根域名服务器、顶级域名服务器、本地域名服务器和权限域名服务器。DNS使用TCP和UDP端口53。当前，对于每一级域名长度的限制是63个字符，域名总长度则不能超过253个字符。

2．HTTP

HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是面向事务的应用层协议。它是互联网上能够可靠地交换信息的重要基础。HTTP使用面向连接的TCP作为运输层协议，保证了数据的可靠传输。

3．FTP

FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是互联网上使用最广泛的文件传送协议。FTP提供交互式的访问，允许客户指明文件类型与格式，并允许文件具有存取权限。FTP基于TCP工作。

4．SMTP

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）规定了在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息。SMTP通信的三个阶段：建立连接、邮件传送和连接释放。

5．POP3

POP3（Post Office Protocol 3，邮件读取协议）通常被用来接收电子邮件。

6．Telnet协议

Telnet协议是一个简单的远程终端协议，也是互联网的正式标准，又称为终端仿真协议。

1.2.6 小结

总结一下OSI七层模型，它为开放互联信息系统提供了一种结构框架。建立七层模型的主要目的是解决异种网络互联时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下一层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互联网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以。其详细结构如下图所示。

1.3 网络通信实现原理

要想实现网络通信，每台主机需具备四要素：本机的IP地址、子网掩码、网关的IP地址和DNS的IP地址。

获取这四要素有两种方式：一是静态获取，即手动配置；二是动态获取，即通过DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）获取。

下图是网络通信的数据结构示意图。

我们来详细分析一下网络通信的交互过程。

（1）最前面的“以太网头部”，设置发出方（本机）的MAC地址和接收方（DHCP服务器）的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址，后者这时不知道，就填入一个广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。

（2）后面的“IP头部”，设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时，对于这两者，本机都不知道。于是，发出方的IP地址就设为0.0.0.0，接收方的IP地址设为255.255.255.255。

（3）最后的“UDP头部”，设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分是DHCP规定好的，发出方是68端口，接收方是67端口。

这个数据包构造完成后，就可以发出了。以太网是广播发送的，同一个子网的每台计算机都收到了这个数据包。因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是发给谁的，所以每台收到这个数据包的计算机，还必须分析这个数据包的IP地址，才能确定是不是发给自己的。看到发出方IP地址是0.0.0.0，接收方IP地址是255.255.255.255，于是DHCP服务器知道“这个数据包是发给我的”，而其他计算机就可以丢弃这个数据包。

接下来，DHCP服务器读出这个数据包的数据内容，分配好IP地址，发送回去一个“DHCP响应”数据包。这个响应包的结构也是类似的，以太网头部的MAC地址是双方的网卡地址，IP头部的IP地址是DHCP服务器的IP地址（发出方）和255.255.255.255（接收方），UDP头部的端口是67（发出方）和68（接收方），分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。

新加入的计算机收到这个响应包，于是就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等参数。

1.4 向浏览器输入URL后发生了什么

当在浏览器地址栏中输入网址后，浏览器是怎么把最终的页面呈现出来的呢？这个过程大致可以分为两个部分：网络通信和页面渲染。下面详细分析完整的通信过程。

第一步，本机设置以下信息。

第二步，打开浏览器，想要访问咕泡官网，在地址栏中输入网址www.gupaoedu.com。

第三步，通过访问DNS域名系统服务器（基于UDP）获得IP地址。

下图完整地说明了一次网络请求如何获取目标服务器IP地址的全过程。

图中13台国际DNS根服务器IP地址具体如下。

通过域名寻找到目标机器所在位置。下面简单科普一下域名知识，域名有顶级域名和二级域名。顶级域名如.com、.net、.org、.cn等属于国际顶级域名。根据目前的国际互联网域名体系，国际顶级域名分为两类：类别顶级域名（gTLD）和地理顶级域名（ccTLD）。类别顶级域名是以“com”“net”“org”“biz”“info”等结尾的域名，均由国外公司负责管理。地理顶级域名是以国家或地区代码为结尾的域名，如“cn”代表中国，“uk”代表英国。地理顶级域名一般由各个国家或地区负责管理。在不同的地域还会使用二级域名，二级域名是以顶级域名为基础的地理域名，例如中国的二级域有.com.cn、.net.cn、.org.cn、.gd.cn等。

在实际的网站应用中，通常会使用子域名。比如父域名是abc.com，子域名就是www.abc.com或者*.abc.com。一般来说，子域名是域名的一条记录，比如gupaoedu.com是一个域名，www.gupaoedu.com是其中比较常用的记录，一般默认类似*.gupaoedu.com的域名全部被称作gupaoedu.com的子域名。

第四步，向目标机器发起HTTP请求，获得如下格式的数据内容。

我们假定这个部分的长度为4960字节，它会被嵌在TCP数据包中。

第五步，TCP。TCP数据包需要设置端口，接收方（咕泡官网）的HTTP端口默认是80，发送方（本机）的端口是一个随机生成的1024～65535之间的整数，假定为51775。TCP数据包的头部长度为20字节，加上嵌入HTTP的数据包，总长度变为4980字节。

第六步，IP。TCP数据包再嵌入IP数据包。IP数据包需要设置双方的IP地址，这是已知的。IP数据包的头部长度为20字节，加上嵌入的TCP数据包，总长度变为5000字节。

第七步，以太网协议。IP数据包嵌入以太网数据包。以太网数据包需要设置双方的MAC地址，发送方为本机的网卡MAC地址，接收方为网关192.168.1.1的MAC地址（通过ARP得到）。以太网数据包的数据部分最大长度为1500字节，而现在的IP数据包长度为5000字节。因此，IP数据包必须分割成四个包。因为每个包都有自己的IP头部（20字节），所以四个包的长度分别为1500字节、1500字节、1500字节、560字节。如下图所示是以太网数据包示意图。

第八步，服务器响应。经过多个网关的转发，咕泡官网的服务器收到了这四个以太网数据包。

根据IP头部的序号，咕泡官网将四个包拼起来，取出完整的TCP数据包，然后读出里面的“HTTP请求”，接着做出“HTTP响应”，再用TCP发回来。本机收到HTTP响应以后，就可以将网页显示出来，完成一次网络通信。

1.5 网络通信之“魂”——Socket

我们知道两个进程进行通信一个最基本的前提是能够唯一地标识一个进程。在本地进程通信中，我们可以使用PID来唯一标识一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突概率很大，这时候就需要另辟蹊径了。我们知道IP层的IP地址可以唯一标识主机，而TCP层的协议和端口号可以唯一标识主机的一个进程，可以用IP地址+协议+端口号唯一标识网络中的一个进程。

能够唯一标识网络中的进程后，它们就可以利用Socket进行通信了。那么，什么是Socket呢？我们经常把Socket翻译为套接字，Socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用，以实现进程在网络中的通信，具体结构如下图所示。

Socket起源于UNIX，在UNIX“一切皆文件”的哲学思想下，Socket是一种从打开，到完成读、写操作，最后关闭的模式，服务器和客户端各自维护一个“文件”，在建立连接打开文件后，可以向自己的文件写入内容供对方读取或者读取对方的内容，通信结束时关闭文件。