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TCP/IP 協定與 Internet 網路：第八章 TCP Socket 程式介面 下一頁
翻轉工作室：粘添壽
8-1 Socket 簡介
由前面幾章的介紹，我們可以瞭解 Internet 網路架構及相關通訊協定，由本章開始將介紹如何在 Internt 網路上開發應用程式的基本概念。一般在 TCP/IP 環境下開發應用程式有兩個基本介面程式：『插座』（Sockets）和『傳輸層介面』（Transport Layer Interface, TLI）。但在 Internet 網路上的應用程式都是以 Socket 介面佔大部分，我們就以 Socket 為範例來介紹通訊程式的開發技巧，如果讀者對於 TLI 有興趣的話，請參考其他書籍，本書限於篇幅不另介紹。第十一章將以 Socket 為基礎，更進一步介紹較高階的程式介面 – 遠端程序呼叫（Remote Procedure Call, RPC）。我們有了這些網路應用程式的基本概念後，接著在第四部分更進一步的介紹網路應用系統及其相關之通訊協定。
8-1-1 Socket 與 TLI
TLI 和 Socket 皆是『應用程式介面』（Application Program Interface, API），使用者可透過 API 發展網路應用程式，但兩者有許多不同的地方。TLI 介面最早是在 Unix System V 3.0 版中出現，其目的是作為 OSI 模式中傳輸層介面使用；而 Socket 由 BSD（Berkeley Software Distribution）所發展出來，又稱為『Berkeley Socket』。TLI 介面和 Socket 介面最大不同點，在於 Socket 提供程式庫集的連結方式，稱之為 Socket Library，如 read()，write() 等功能呼叫，這些功能呼叫的特性就如同 Unix 的系統呼叫（System Call）一樣；而 TLI 僅提供層次間的介面呼叫。圖 8-1 (a) 為 Unix System V 之 TLI；(b) 為 BSD Socket 介面的系統模組。
圖 8-1 TLI 與 Socket 介面的系統模組
由作業系統觀念而言，Socket 介面所提供的 read()、write() 都是屬於系統核心（Kernel）內部的呼叫程式，這是因為一般 Unix/Linux 作業系統都將 TCP/IP 功能整合在系統核心內。因此，利用 Socket 介面來編寫網路應用程式，和一般編寫應用程式（非網路環境）方式，並沒有太大的區別，這一點讓使用者非常容易發展網路程式，這就是 Socket 介面最大的特點。目前許多作業系統（如 Windows 2000或 Novell）都將 TCP/IP 核心程式載入系統核心內部，也依然可利用 Socket 介面發展程式，此類作業系統大多針對網路提出特殊功能，通常稱之為『網路作業系統』（Network Operating System, NOS）。而 TLI 僅是一個介面，使用者必須將 TLI Library 和網路程式連結（Link）之後再產生執行程式，在執行時是透過 Unix 的資料流輸出入介面（Stream I/O）和傳輸層溝通。也就是說，TLI Library 是在執行中再呼叫核心程式，處理有關網路運作，而並非整合在核心程式內。
但在 Unix/Linux 作業系統之下，雖然 TLI 和 Socket 介面在實現方式上有些差異，但目的是一致的，同樣可開發各式各樣的網路應用程式，隨著系統工具或使用者習慣可選擇其中一種介面來應用。但目前許多安全性介面（如 Secret Socket Layer, SSL）都在 Socket 上發展，既然 Socket 介面發展程式已漸成趨勢，接下來我們就以 Socket 介面為範例來介紹。
8-1-2 何謂 Socket
如果僅以 Socket 字元來翻譯是『插座』的意思，這個名詞會讓人非常訝異，但話說回來，它的功能的確像電話『插座』一樣。如以電話系統而言，只要將電話的插座設定好某一號碼，任何一部電話都可透過這個插座和其它電話通訊。對使用者而言，不用理會電話系統是如何撥接、或是如何路由選擇到達目的，這些功能完全由電話公司負責。網路上的 Socket 也如同電話的插座一樣，任何一個 Socket 都給予一個特殊號碼（IP number + TCP port），使用者之間只要記住對方的 Socket 號碼，便可以直接通訊，而不用考慮到底是經過何種網路、或主機放在什麼地方，這些尋找主機的工作是網路提供者所必須負責的。因此，對於 Socket 我們可以定義如下：
『Socket 就是一個網路上的通訊端點，使用者或應用程式只要連接到 Socket 便可以和網路上任何一個通訊端點連線，Socket 之間通訊就如同作業系統內程序（Process）之間通訊一樣。』
圖 8-2 為 Socket 之間的連線方式。透過 Socket 之間通訊，使用者不用理會網路實體架構，且 Socket 介面呼叫也如同作業系統的系統呼叫，對一般系統發展者而言，發展網路應用程式如同一般程式的容易，因此，稱之為『插座』（Socket）是最為適合。Windows 作業系統也提供 Socket 的介面程式，稱之為 Windows Socket（Winsock）。
圖 8-2 Socket 的連接方式