Linux的Internet域套接字、传输协议(TCP/UDP)的S套接字和端口

Question

很长一段时间以来，我一直被一些困惑所困扰。

• Linux提供的internet域套接字，
• 传输协议(TCP/UDP)的S套接字和
• 传输协议(TCP/UDP)的S端口。

因此，在一些相关帖子上的答复有很多含糊不清和不一致之处，使我的困惑更加严重。

1. Linux和传输协议(TCP/UDP)都有“套接字”的概念。这两个概念有何不同？internet域套接字(表示为文件吗？)Linux提供的套接字在传输协议(TCP/UDP)中的忠实实现？(我想是的，如果是这样的话，我们可以交替使用这两个术语。)
2. 从概念上讲，把传输协议(TCP/UDP)中的端口看作是元组(IP地址、传输协议、端口号)还是仅仅是端口号是正确的吗？(我猜一个端口是一个元组(IP地址、传输协议、端口号)，因为我曾多次被教育，相同的端口号具有不同的IP地址或不同的传输协议代表着不同的端口。在这个意义上，端口和套接字(在传输协议中)似乎是一个相同的概念。似乎已建立的名称"port“仅指”端口号“，为了避免不必要的混淆，我将在下面明确使用”端口号“。
3. 套接字(在传输协议中)和元组(IP地址、传输协议、端口号)之间有什么关系？套接字集与元组集(IP地址、传输协议、端口号)之间是否存在双射映射？每个元组必须有一个或多个套接字(IP地址、传输协议、端口号)，每个套接字必须有一个或多个元组(IP地址、传输协议、端口号)？两个套接字能共享相同的元组(IP地址、传输协议、端口号)吗？两个元组(IP地址、传输协议、端口号)可以共享同一个套接字吗？
4. 我听说了两个进程可以共享同一个套接字。 (我理解它的方式是两个进程可以共享一个文件，假设Linux的internet域套接字和传输协议(TCP/UDP)的S套接字可以互换使用)。两个进程可以共享相同的元组(IP地址、传输协议、端口号)吗？
5. 我听说两个连接不能共享同一个套接字 (假设Linux的网域套接字和传输协议(TCP/UDP)的S套接字可以互换使用)，两个连接可以共享相同的元组(IP地址、传输协议、端口号)吗？

谢谢。

Answer 1

1. 套接字是操作系统API。该API允许相同或不同系统上的应用程序通过TCP和UDP (和其他)协议进行通信。UNIX域套接字(在编写时不是internet域套接字)提供了类似的功能，仅用于与同一系统上的应用程序通信。两者的概念是相似的: API提供了创建套接字、绑定、listen+accept和连接套接字、读取和写入套接字以及关闭套接字的方法。在读写方面，它们匹配与常规文件、命名管道、匿名管道等相关的其他文件描述符，但是文件描述符的创建是不同的，与常规文件相比，文件描述符上还有更多的操作。
2. TCP和UDP中的端口号是介于1和65535之间的整数。“端口”一词用作“端口号”的缩写。IP地址、端口号和协议的元组描述端点地址。在阅读其他文学作品时，称其为端口会引起混乱。
3. 未连接(但已经绑定)套接字只表示单个端点(ip、端口、协议)。连接的套接字表示本地端点和另一个(本地或远程)端点，即连接。对于相同的连接，不能有多个内核内的套接字，但是对于同一个内核内的套接字，可以有多个文件描述符。其中一个可以在多个连接套接字中具有相同的端点，但对于相同的连接不能具有相同的端点，即连接的另一个端点必须不同。实际上，可以有多个表示同一个端点的未连接套接字，但这是非常不寻常的。
4. 套接字可以在进程之间共享，因为套接字是文件描述符，文件描述符可以共享。共享通常通过分叉来完成，即父程序打开某个文件或套接字，其子程序继承它。但是也有一些方法可以将文件描述符/套接字从一个进程发送到另一个进程。共享意味着两者都可以写入和读取，但不会重复任何数据，也就是说，如果父数据读取一些数据，这些数据是从套接字中提取的，并且不能被子节点读取。但是，一个进程不可能创建一个新的套接字(而不是共享一个现有的套接字)，它表示与同一个系统上的现有套接字完全相同的连接。
5. 两个套接字/连接可以在一个端点上共享同一个端口，但它们不能共享两个端点，即至少一个源IP、源端口、目标IP、目标端口或协议需要不同。