【好书精读】网络是怎样连接的 之 连接服务器

（该图由AI制作 学习AI绘图 联系我） 

目录

1 连接是什么意思

1.1 连接实际上是通信双方交换控制信息

2 负责保存控制信息的头部

2.1 客户端与服务器之间交换的控制信息

连接操作的实际过程

---

1 连接是什么意思

创建套接字之后 ， 应用程序 （ 浏览器 ） 就会调用 connect ， 随后协议栈会将本地的套接字与服务器的套接字进行连接

连接操作的目的之一： 把服务器的 IP 地址和端口号等信息告知协议栈

套接字刚刚创建完成 的时候 ， 里面并没有存放任何数据 ， 也不知道通信的对象是谁 。

在这个状态下 ， 即便应用程序要求发送数据 ， 协议栈也不知道数据应该发送给谁 。

浏览器可以根据网址来查询服务器的 IP 地址 ， 而且根据规则也知道应该使用 80 号端口 ， 但只有浏览器知道这些必要的信息 是不够的 ，

因为在调用 socket 创建套接字时 ， 这些信息并没有传递给协议 栈 。 因此 ， 我们需要把服务器的 IP 地址和端口号等信息告知协议栈

连接操作的目的之二：客户端向服务器传达开始通信的请求

服务器上也会创建套接字，但是 不知道应该和谁进行通信，

而且 ， 和客户端不同的是 ， 在服务器上 ， 连应用程序也不知道通信对象是谁

于是 ， 我们需要让客户端向服务器告知必要的信息

1.1 连接实际上是通信双方交换控制信息

上面提到的客户端，将 IP地址，和端口号，告知服务器，这样的过程——就属于，交换控制信息的一个具体的例 子 。

控制信息： 用来控制数据收发操作所需的一些信息 ， IP 地址 和端口号就是典型的例子

连接操作中，所交换的控制信息，是根据通信规则，来确定的

此外 ， 当执行数据收发操作时 ， 我们还需要一块，用来临时存放要收发的数据的内存空间 ， 这块内存空间称为缓冲区 ， 它也是在连接操作 的过程中分配的

2 负责保存控制信息的头部

控制信息分为两类

第一类 是，客户端，和服务器，相互联络时，交换的控制信息

连接时需要 ， 包括数据收发和断开连接操作在内 ， 整个通信过程中都需要

这些内容在 TCP 协议的规格中进行了定义 。 具体来说 ， 表 中的这些字段就是 TCP 规格中，定义的控制信息

这些字段是固定的，在连接、收发、断开等各个阶段中，每次客户端和服务器之间进行通信时，都需要提供这些控制信息

2.1 客户端与服务器之间交换的控制信息

如图 （ a ） 所示 ， 这些信息，会被添加在，客户端与 服务器之间，传递的，网络包的开头

在连接阶段 ， 由于数据收发还没有开始 ，所以如图 （ b ） 所示 ， 网络包中没有实际的数据 ， 只有控制信息

为了避免各种不同的头部发生混淆 ，我们一般会记作 TCP 头部、以太网头部 B、IP 头部

头部是用来记录和交换控制信息的

另外一类 ， 那就是保存在套接字中 ， 用来控制协议栈操 作的信息

通信操作中使用的控制信息分为两类。

（1） 头部中记录的信息

（2） 套接字（协议栈中的内存空间）中记录的信息

连接操作的实际过程

过程是从应用程序调用 Socket 库的 connect 开始的 （ 图 ② ）。

connect（< 描述符 >, < 服务器 IP 地址和端口号 >, …）

提供了服务器的 IP 地址和端口号  会传递给协议栈中的 TCP 模块

TCP 模块会与该 IP 地址对应的对象 ， 也就是与服务器的 TCP 模块交换控制信息

1. 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的头部 （客户端（发送方）的套接字就准确找到了服务器（接收方）的套接字，也就是搞清楚了我应该连接哪个套接字） 连接操作的第一步是在 TCP 模块处创建表示连接控制信息的头部。
2. 将头部中的控制位的 SYN 比特设置为 1 ， 大家可以认为它表示连接

 

当 TCP 头部创建好之后 ， 接下来 TCP 模块会将信息传递给 IP 模块并委托它进行发送

IP 模块执行网络包发送操作后

网络包就会通过网络到达服务器

服务器上的 IP 模块会将接收到的数据传递给 TCP 模块

服务器的 TCP 模块根据 TCP 头部中的信息找到端口号对应的套接字

从处于等待连接状态的套接字中找到与 TCP 头部中记录的端口号相同的套接字就可以了

当找到对应的套接字之后 ， 套接字中会写入相应的信息 ， 并将状态改为正在连接

此时：

服务器的 TCP 模块会

返回响应

这个过程和客户端一样 ， 需要在 TCP 头部中设置发送方和接收方端口号以及 SYN 比特

还需要将 ACK 控制位设为1，这表示已经接收到相应的网络包

网络中经常会发生错误 ， 网络包也会发生丢失 ，因此双方在通信时必须相互确认网络包是否已经送达， 而设置 ACK 比特就是用来进行这一确认的

服务器 TCP 模块会将 TCP头部传递给 IP 模块 ， 并委托 IP 模块向客户端返回响应

网络包就会返回到客户端

1. 通过 IP 模块到达 TCP 模块，并通过 TCP 头部的信息确认连接服务器的操作是否成功

1. 向套接字中写入服务器的 IP 地址、端口号等信息
2. 将状态改为连接完毕

客户端的操作就已经完成

客户端也需要将 ACK 比特设置为 1 并发回服务器 ， 告诉服务器刚才的响应包已经收到

套接字就已经进入随时可以收发数据的状态了，大家可以认为

这时有一根管子把两个套接字连接了起来

建立连接之后，协议栈的连接操作就结束了，

也就是说 connect 已经 执行完毕，控制流程被交回到应用程序