TCP/IP 网络模型与操作系统 Socket 通信机制的区别

TCP/IP分层模型与分层寻址体系

在 TCP/IP 网络模型中，最高层应用层面向的是具体的业务场景，所以没有统一协议地址，也是由业务决定资源标识。如：http 使用的 url，mqtt 使用的 topic。

而下三层，也就是传输层、网络层和数据链路层，这三层的任务是解决怎么把数据送到某个位置，故而在网络体系结构中有一套统一的寻址体系规则。

• 数据链路层实现设备到设备的数据传输，即当前这一段链路上，数据帧应该交给哪个设备，通过MAC地址标识局域网内的网络接口（网卡）；

• 网络层实现主机到主机的数据传输，即数据应该送到哪台主机。通过 IP地址 标识网络中的主机；

• 传输层实现端到端的数据传输，即数据应该送到目标主机的哪个应用实体（通常是进程），通过 端口号 标识网络通信进程；

TCP/IP 协议栈在 OS 中实现

在操作系统中，TCP/IP 协议栈在内核实现，具体表现为一套完成网络通信中的封装、传输控制、寻址等功能的代码。如：TCP、UDP的实现，IP 路由模块等。

若直接让应用层程序调用内核 TCP/IP协议栈 会很复杂，故而在设计操作系统的时候，提供了一套编程接口（socket），程序只需要调用这些接口就可以实现通信相关的功能，从而将复杂的操作给简化。

socket 如何连接应用和协议栈

将 TCP/IP 协议栈类比为一家物流公司，责快递的打包、分拣、运输、派送。将应用程序类比为寄件人，如果自行找物流公司就很麻烦，socket 可以类比为快递下单平台，只需要在平台下单，后续的打包、分拣、运输、派送这些就由物流公司来自行完成了。

抽象理解 TCP/IP 模型时，也就是纯考虑 TCP/IP 模型时，一般将端口理解为用于标识主机上的网络通信进程；而在操作系统实际实现中，端口属于 socket 绑定的网络通信端点，socket 对象由进程创建和使用，内核通过维护 socket 对象管理网络通信。

进程 --- > socket 对象 ---> 内核（TCP/IP协议栈）---> 网卡

Linux网络工具与socket关系

一个 socket对象 一般包含 源端口、目的端口、IP地址、协议类型、状态信息、 网卡信息、关联进程信息等；

所以这也就是为什么在Linux 中，使用 ss、netstat 看到是 socket 信息，因为内核真正维护的是 socket 对象，而不是简单维护 “端口 → 进程” 的关系。

Unix Domain Socket（本地套接字）

在 Linux 操作系统中，有种文件叫作 Unix Domain Socket (简称 socket) 的文件，Unix Domain Socket 是 Linux 提供的一种基于 socket 接口的本机进程间通信机制。。

假设 A 进程 和 B 进程通过 TCP/IP 协议栈通信，经过内核中的 TCP/IP 协议栈处理，包括传输层的协议控制（如三次握手、ACK 确认等）以及网络层的路由处理等，这些都会引入额外的协议开销。

直接通过 socket 文件通信时，因为没有协议开销，还有不涉及到数据的封装、解封装等，所以性能会更好。