进程通信的概念最初来源于单机系统,由于每个进程都在各自的地址范围内运行,为了保证两个相互通信的进程之间既不互相干扰,又协调一致的工作,操作系统为进程通信提供了相应设施,如UNIX BSD中的管道(pipe),有名管道(named pipe)和软中断信号(singal),UNIX system V的消息(message)、共享存储区(shared memory)和信号量(semaphore)等,但都局限于用在本机进程之间通信。网间进程通信要解决的是不同主机进程间的通信问题(可把同机进程通信看作其中的特例)。为此,首先要解决的是网间进程标识问题。同一主机上,不同进程可以用进程号(pid)唯一标识。但在网络环境下,各主机独立分配的进程号不能唯一标识该进程。例如主机A赋予某进程号5,在B主机也可以存在5号进程,因此5号进程这句话就没有意义了。其次,操作系统支持的网络协议众多,不同协议的工作方式不同,地址格式也不同。因此,网间进程通信还要解决多重协议的识别问题。为了解决上述问题,TCP/IP协议引入了下列几个概念。
端口 网络中可以被命名和寻址的通信端口是操作系统可分配的一种资源。按照OSI七层协议的描述,传输层与网络层最大的区别是传输层提供进程通信能力。从这个意义上讲,网络通信的最终地址就不仅是主机地址了,还包括可以描述进程的某种标识符。为此TCP/IP协议提出了协议端口的概念,用于标识通信的进程。 端口是一种抽象的软件结构,包括一些数据结构和I/O缓冲区。应用程序即进程通过系统调用与某端口建立连接(binding)后,传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收,相应进程发给传输层的数据都从该端口输出。在TCP/IP协议的实现中,端口操作类似于一般的I/O操作,进程获取一个端口,相当于获取本地唯一的I/O文件,可以用一般的读写原语访问。 类似于文件描述符,每个端口都拥有一个叫端口号的整数描述符,以区别不同端口。由于TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是两个完全独立的软件模块,因此各自的端口号也相互独立。如TCP有一个255号端口,UDP也可以有一个255号端口,两者并不冲突。 端口号的分配是一个重要问题,有两种基本分配方式:第一种叫全局分配这是一种集中分配方式,由一个公认的中央机构根据用户需要尽行统一分配,并将结果公布于众,第二种是本地分配,又称动态连接,即进程需要访问传输层服务时,向本地操作系统提出申请,操作系统返回本地唯一的端口号,进程再通过合适的系统调用,将自己和该端口连接起来(绑定)。TCP/IP端口号的分配综合了两种方式。TCP/IP将端口号分为两部分,少量的作为保留端口,以全局方式分配给服务进程。因此,每一个标准服务器都拥有一个全局公认的端口叫周知口,即使在不同的机器上,其端口号也相同。剩余的为自由端口,以本地方式进行分配。TCP和UDP规定,小于256的端口才能作为保留端口。
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