本文授權轉載，作者：吳白（簡書）

socket（套接字）是通信的基石，是支持TCP/IP協議的網絡通信的基本操作單元，包含進行網絡通信必須的五種信息：連接使用的協議，本地主機的IP地址，本地進程的協議端口，遠地主機的IP地址，遠地進程的協議端口。

多個TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個TCP協議端口傳輸數據。為了區別不同的應用程序進程和連接，計算機操作系統為應用程序與TCP/IP協議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層可以和傳輸層通過Socket接口，區分來自不同應用程序進程或網絡連接的通信，實現數據傳輸的並發服務。

建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行於客戶端，稱為ClientSocket，另一個運行於服務器端，稱為ServerSocket。套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務器監聽，客戶端請求，連接確認。

Socket可以支持不同的傳輸層協議（TCP或UDP），當使用TCP協議進行連接時，該Socket連接就是一個TCP連接,UDP連接同理。

Socket使用

socket使用的庫函數

1.創建套接字

Socket(af,type,protocol)//建立地址和套接字的聯系
bind(sockid, local addr, addrlen)//服務器端偵聽客戶端的請求
listen( Sockid ,quenlen)//建立服務器/客戶端的連接 (面向連接TCP）

2.客戶端請求連接

Connect(sockid, destaddr, addrlen)//服務器端等待從編號為Sockid的Socket上接收客戶連接請求
newsockid=accept(Sockid，Clientaddr, paddrlen)//發送/接收數據

3.面向連接：

send(sockid, buff, bufflen)
recv()

4.面向無連接：

sendto(sockid,buff,…,addrlen)
recvfrom()

5.釋放套接字

close(socked)

在iOS中以NSStream(流)來發送和接收數據,可以設置流的代理，對流狀態的變化做出相應的動作(連接建立，接收到數據，連接關閉）。

• NSStream：數據流的父類，用於定義抽象特性，例如：打開、關閉代理，NSStream繼承自CFStream(CoreFoundation)

• NSInputStream：NSStream的子類，用於讀取輸入

• NSOutputStream：NSSTream的子類，用於寫輸出。

服務端先不提，客戶端代碼大概如下：

//需要導入，
- (void)test
{
    NSString * host =@"123.33.33.1";
    NSNumber * port = @1233;
    // 創建 socket
    int socketFileDescriptor = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == socketFileDescriptor) {
        NSLog(@"創建失敗");
        return;
    }
    // 獲取 IP 地址
    struct hostent * remoteHostEnt = gethostbyname([host UTF8String]);
    if (NULL == remoteHostEnt) {
        close(socketFileDescriptor);
        NSLog(@"%@",@"無法解析服務器的主機名");
        return;
    }
    struct in_addr * remoteInAddr = (struct in_addr *)remoteHostEnt->h_addr_list[0];
    // 設置 socket 參數
    struct sockaddr_in socketParameters;
    socketParameters.sin_family = AF_INET;
    socketParameters.sin_addr = *remoteInAddr;
    socketParameters.sin_port = htons([port intValue]);
    // 連接 socket
    int ret = connect(socketFileDescriptor, (struct sockaddr *) &socketParameters, sizeof(socketParameters));
    if (-1 == ret) {
        close(socketFileDescriptor);
        NSLog(@"連接失敗");
        return;
    }
    NSLog(@"連接成功");
}

大概就是這樣，因為是C語言的，所以看起來不是很方便，一般開發中都會使用比較簡單的方法，如下。

CocoaAsyncSocket

iOS的socket實現是特別簡單的，可以使用用github的開源類庫cocoaasyncsocket簡化開發，cocoaasyncsocket是支持tcp和ump的。代碼大概如下：

- (IBAction)connectToServer:(id)sender {
    // 1.與服務器通過三次握手建立連接
    NSString *host = @"133.33.33.1";
    int port = 1212;
    //創建一個socket對象
    _socket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)];
    //連接
    NSError *error = nil;
    [_socket connectToHost:host onPort:port error:&error];
        if (error) {
            NSLog(@"%@",error);
        }
    }
    #pragma mark -socket的代理
    #pragma mark 連接成功
    -(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port{
        NSLog(@"%s",__func__);
    }
    #pragma mark 斷開連接
    -(void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err{
    if (err) {
        NSLog(@"連接失敗");
    }else{
        NSLog(@"正常斷開");
    }
}
#pragma mark 數據發送成功
-(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag{
NSLog(@"%s",__func__);
//發送完數據手動讀取，-1不設置超時
[sock readDataWithTimeout:-1 tag:tag];
}
#pragma mark 讀取數據
-(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{
NSString *receiverStr = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"%s %@",__func__,receiverStr);
}

下面是原理補充，有興趣的朋友可以細看。

網絡七層協議

網絡七層協議由下往上分別為物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。其中物理層、數據鏈路層和網絡層通常被稱作媒體層，是網絡工程師所研究的對象；傳輸層、會話層、表示層和應用層則被稱作主機層，是用戶所面向和關心的內容。

HTTP協議對應於應用層，TCP協議對應於傳輸層，IP協議對應於網絡層，HTTP協議是基於TCP連接的,三者本質上沒有可比性。 TCP/IP是傳輸層協議，主要解決數據如何在網絡中傳輸；而HTTP是應用層協議，主要解決如何包裝數據。Socket是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，是它的一組接口。

網絡七層協議

TCP/IP五層模型

TCP/IP五層模型的協議分為：應用層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。中繼器、集線器、還有我們通常說的雙絞線也工作在物理層；網橋（現已很少使用）、以太網交換機（二層交換機）、網卡（其實網卡是一半工作在物理層、一半工作在數據鏈路層）在數據鏈路層；路由器、三層交換機在網絡層；傳輸層主要是四層交換機、也有工作在四層的路由器。

TCP/IP協議中的應用層處理七層模型中的第五層、第六層和第七層的功能。TCP/IP協議中的傳輸層並不能總是保證在傳輸層可靠地傳輸數據包，而七層模型可以做到。TCP/IP協議還提供一項名為UDP（用戶數據報協議）的選擇。UDP不能保證可靠的數據包傳輸。

對應關系

• TCP：面向連接、傳輸可靠(保證數據正確性,保證數據順序)、用於傳輸大量數據(流模式)、速度慢，建立連接需要開銷較多(時間，系統資源)。

• UDP：面向非連接、傳輸不可靠、用於傳輸少量數據(數據包模式)、速度快。

TCP是一種流模式的協議，UDP是一種數據報模式的協議。

在傳輸數據時，可以只使用傳輸層（TCP/IP），但是那樣的話，由於沒有應用層，便無法識別數據內容，如果想要使傳輸的數據有意義，則必須使用應用層協議（HTTP、FTP、TELNET等），也可以自己定義應用層協議。

WEB使用HTTP作傳輸層協議，以封裝HTTP文本信息，然後使用TCP/IP做傳輸層協議將它發送到網絡上。Socket是對TCP/IP協議的封裝，Socket本身並不是協議，而是一個調用接口（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協議。

Socket的位置

TCP連接

要想明白Socket連接，先要明白TCP連接。手機能夠使用聯網功能是因為手機底層實現了TCP/IP協議，可以使手機終端通過無線網絡建立TCP連接。TCP協議可以對上層網絡提供接口，使上層網絡數據的傳輸建立在“無差別”的網絡之上。

建立起一個TCP連接需要經過“三次握手”：

第一次握手：客戶端發送syn包(syn=j)到服務器，並進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認；

第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態；

第三次握手：客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。

三次握手(Three-way Handshake)即建立一個TCP連接時，需要客戶端和服務器總共發送3個包。三次握手的目的是連接服務器指定端口，建立TCP連接,並同步連接雙方的序列號和確認號並交換TCP 窗口大小信息。在socket編程中，客戶端執行connect()時,將觸發三次握手。

三次握手

握手過程中傳送的包裡不包含數據，三次握手完畢後，客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下，TCP連接一旦建立，在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前，TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務器和客戶端均可以主動發起斷開TCP連接的請求，斷開過程需要經過“四次握手”。

TCP連接的拆除需要發送四個包，因此稱為四次握手(four-way handshake)。在socket編程中，任何一方執行close()操作即可產生握手（有地方稱為“揮手”）操作。

TCP連接的拆除

之所以有“三次握手”和“四次握手”的區別，是因為連接時當Server端收到Client端的SYN連接請求報文後，可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的，SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能並不會立即關閉SOCKET，所以只能先回復一個ACK報文，告訴Client端，”你發的FIN報文我收到了”。只有等到我Server端所有的報文都發送完了，我才能發送FIN報文，因此不能一起發送。故需要四步握手。

HTTP連接

HTTP協議即超文本傳送協議(HypertextTransfer Protocol )，是Web聯網的基礎，也是手機聯網常用的協議之一，HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。

HTTP連接最顯著的特點是客戶端發送的每次請求都需要服務器回送響應，在請求結束後，會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。因此HTTP連接是一種“短連接”，要保持客戶端程序的在線狀態，需要不斷地向服務器發起連接請求。若服務器長時間無法收到客戶端的請求，則認為客戶端“下線”，若客戶端長時間無法收到服務器的回復，則認為網絡已經斷開。在HTTP 1.0中，客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接，在處理完本次請求後，就自動釋放連接。在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求，並且多個請求可以重疊進行，不需要等待一個請求結束後再發送下一個請求。

HTTPS（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全為目標的HTTP通道，是HTTP的安全版。 在HTTP下加入SSL層，HTTPS的安全基礎是SSL，因此加密的詳細內容就需要SSL。 HTTPS存在不同於HTTP的默認端口及一個加密/身份驗證層（在HTTP與TCP之間）。HTTP協議以明文方式發送內容，不提供任何方式的數據加密，如果攻擊者截取了Web浏覽器和網站服務器之間的傳輸報文，就可以直接讀懂其中的信息，因此HTTP協議不適合傳輸一些敏感信息。

https協議需要到ca申請證書；http是超文本傳輸協議，信息是明文傳輸，https 則是具有安全性的ssl加密傳輸協議；http和https使用的是完全不同的連接方式，用的端口也不一樣，前者是80，後者是443；http的連接很簡單，是無狀態的，HTTPS協議是由SSL+HTTP協議構建的可進行加密傳輸、身份認證的網絡協議。

HTTPS

Socket連接與HTTP連接的不同

通常情況下Socket連接就是TCP連接，因此Socket連接一旦建立，通信雙方即可開始相互發送數據內容，直到雙方連接斷開。但在實際應用中，客戶端到服務器之間的通信防火牆默認會關閉長時間處於非活躍狀態的連接而導致 Socket 連接斷連，因此需要通過輪詢告訴網絡，該連接處於活躍狀態。

而HTTP連接使用的是“請求—響應”的方式，不僅在請求時需要先建立連接，而且需要客戶端向服務器發出請求後，服務器端才能回復數據。