Как приложения звонят в интернет с вашего компьютера и получают ответы
Эта статья расширяет ваш кругозор в вопросах устройства компьютеров и их софта. Текст про важную вещь в сетевой архитектуре, и он будет полезен тем, кто собирается проектировать софт, как-то связанный с интернетом.
Чтобы разобраться в том, что такое сокеты и чем они так полезны, нужно кое-что вспомнить из статей про IP-адреса и про порты в программировании. Вот короткая выжимка из этих статей:
- У каждого компьютера в сети есть IP-адрес, даже если это просто локальная сеть.
- IP-адрес — это четыре числа от 0 до 255, разделённые точками, например 77.88.55.88 (это адрес сервера Яндекса).
- С помощью этих адресов компьютеры знают, куда направить свои запросы и ответы.
- Когда один компьютер соединяется с другим, они это делают через сетевой порт. Можно сказать, что порт — это номер соединения.
- Сетевые порты в компьютере нумеруются от 1 до 65535, а компьютер сам следит за тем, как распределяются эти номера.
- С помощью портов компьютер понимает, какие данные предназначены какой программе.
- Некоторые программы и соединения всегда используют один и тот же порт, а другие получают его случайным образом.
Главное: что такое сокет
Сокет — это виртуальная конструкция из IP-адреса и номера порта. Её придумали для того, чтобы разработчикам было проще писать код, а программы могли передавать данные друг другу даже в пределах одного компьютера.
Можно представить, что сокет — это виртуальная труба, которую строят между двумя приложениями, чтобы гонять между ними данные. Приложения видят только концы трубы, а как проходит трубопровод — они не знают и им неважно.
Смысл в том, чтобы программист работал не с IP-адресами и портами, разбираясь в тонкостях работы протоколов, а использовал что-то попроще. В итоге получается так:
- программист пишет в программе, что он хочет сделать новый сокет;
- указывает для него IP-адрес, если это необходимо;
- программа собирает это в виртуальную конструкцию, и получается сокет;
- после этого программист может отправлять данные просто в сокет и принимать их оттуда, а компьютер берёт на себя все вопросы по передаче данных.
Для чего нужны сокеты
Сокеты используют для двух вещей:
- для передачи данных по сети;
- и для связи между приложениями.
Как работает передача по сети, расскажем ниже, а сейчас поговорим про связь между приложениями. Идея в том, что если на компьютере запустить два приложения и в каждом из них настроить сокеты, то можно передавать данные из одного в другое даже без API. Например, на внутренних сокетах работают многие служебные программы — так они передают данные в операционную систему.
На сокетах работает половина интернета. Например, чтобы получить данные из мобильного приложения, сервер запускает у себя сокет для связи с приложением. Каждое приложение тоже открывает свой сокет, связывается через него с сервером, и так они обмениваются данными.
Но сокет на сервере один, а желающих подключиться к нему — много. Чтобы решить эту проблему, сервер копирует сокеты.
Копирование сокетов и множественные подключения
Когда на сервер поступает запрос на соединение с сокетом, он не устанавливает связь напрямую, а копирует этот сокет и настраивает связь через него. После копирования сервер запоминает, какая копия отвечает за какое соединение, и дальше просто обрабатывает все запросы по очереди. При этом исходный сокет остаётся нетронутым — он не используется для связи напрямую, а служит шаблоном для создания копий.
Если бы сервер так не делал, то с ним могло бы соединиться только одно приложение — первое, которое успело подключиться.
Что дальше
А дальше сделаем проект — напишем серверную и клиентскую часть и будем передавать данные между ними через сокеты, чтобы увидеть, как это работает в жизни. Подпишитесь, чтобы не пропустить проект.