详解 Network.framework：iOS 网络开发的新基石
引言
自 iOS 12 和 macOS 10.14 起，Apple 推出了一个新的网络开发框架 ------ Network.framework。它被定位为下一代网络连接的基础设施，让开发者可以以更安全、更高效的方式，管理 TCP、UDP、TLS 乃至未来的新型协议连接。
如果你还停留在 NSURLSession、CFStream、BSD socket 的编程方式，那么了解 Network.framework，将帮助你构建出更加现代、安全、灵活的 iOS 应用。
本文将从基础到实战，全面带你认识 Network.framework。
1. 什么是 Network.framework？
Network.framework 是 Apple 提供的一套面向连接级别（Connection Level）编程的现代化 API。
它专注于：
- 创建和管理 TCP / UDP 连接
- 加密连接（TLS）
- 多路径传输（Multipath TCP）
- 网络状态实时监控（如 Wi-Fi/蜂窝网络切换）
- 更安全的连接（默认支持 TLS 验证）
📦 支持的主要特性包括：
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| TCP/UDP 连接 | 可直接管理传输层连接 |
| TLS 支持 | 内建安全连接机制 |
| 多路径支持 | 自动在 Wi-Fi 和蜂窝之间切换 |
| 网络路径感知 | 实时监测网络变化，优化连接策略 |
| 连接状态管理 | 支持状态机（Ready/Waiting/Failed） |
| 低功耗优化 | 移动设备上的更智能资源管理 |
2. 为什么推出 Network.framework？
Apple 推出 Network.framework，主要为了解决旧网络编程接口存在的问题：
| 旧方式 | 存在问题 |
|---|---|
| BSD Socket (C API) | 过于底层，容易出错，手动管理 fd |
| CFStream / CFSocket | API 繁杂，扩展性差，TLS 处理复杂 |
| NSURLSession | 高层 HTTP 请求很好，但无法细粒度控制底层连接 |
Network.framework 通过现代设计理念：
- 提供异步、基于状态机的连接模型
- 自动管理网络变化（如断网重连）
- 安全性默认开启（TLS by default）
- 减少低级错误，提升开发效率
3. Network.framework 的核心组件
3.1 NWConnection
表示单个连接。可以是：
- TCP 连接
- UDP 连接
- TCP+TLS 安全连接
你可以用它来手动建立、管理、发送、接收数据。
swift
let connection = NWConnection(host: "example.com", port: 443, using: .tls)3.2 NWListener
表示服务端监听器。用于：
- 监听某个端口
- 接受进来的 TCP/UDP 连接
- 自建服务器应用（如 P2P、局域网服务）
swift
let listener = try NWListener(using: .tcp, on: 1234)3.3 NWPathMonitor
用于实时监控网络状态变化，比如：
- 检测当前是 Wi-Fi 还是蜂窝数据
- 网络是否切换、断开、恢复
swift
let monitor = NWPathMonitor()
monitor.pathUpdateHandler = { path in
if path.status == .satisfied {
print("Network available")
} else {
print("No connection")
}
}
monitor.start(queue: .global())3.4 NWParameters
连接的配置参数，包括：
- 传输协议选择（TCP、UDP）
- 安全策略（启用/禁用 TLS）
- 传输选项（如启用 Keep-Alive、多路径 TCP）
swift
let parameters = NWParameters(tls: .init(), tcp: .init())4. Network.framework 与 URLSession 的关系
- URLSession 是应用层，面向 HTTP/HTTPS。
- Network.framework 是传输层，直接控制 TCP/UDP/TLS。
它们的位置关系大致如下：
App
└── URLSession（HTTP/HTTPS 层）
└── CFNetwork
└── Network.framework（TCP/TLS/UDP）👉 简单说，Network.framework 并不是用来发 HTTP 请求的。如果你需要自己实现 HTTP、WebSocket、自定义协议，才用它。
5. 实战示例：使用 NWConnection 发起 HTTPS 请求
swift
import Network
let host = NWEndpoint.Host("example.com")
let port = NWEndpoint.Port.https
let parameters = NWParameters(tls: NWProtocolTLS.Options())
let connection = NWConnection(host: host, port: port, using: parameters)
connection.stateUpdateHandler = { newState in
switch newState {
case .ready:
print("Connection ready!")
let httpRequest = """
GET / HTTP/1.1\r
Host: example.com\r
Connection: close\r
User-Agent: NWConnectionClient\r
\r
"""
connection.send(content: httpRequest.data(using: .utf8), completion: .contentProcessed({ _ in
print("Request sent")
}))
receiveResponse(connection: connection)
case .failed(let error):
print("Connection failed: \(error)")
default:
break
}
}
func receiveResponse(connection: NWConnection) {
connection.receive(minimumIncompleteLength: 1, maximumLength: 4096) { data, _, isComplete, error in
if let data = data, !data.isEmpty {
let response = String(data: data, encoding: .utf8) ?? "<binary>"
print("Received response: \(response)")
}
if isComplete {
connection.cancel()
} else if error == nil {
receiveResponse(connection: connection)
}
}
}
connection.start(queue: .global())这段代码完成了：
- 建立 TCP + TLS 连接
- 手动发送 HTTP 报文
- 接收服务器返回的数据
（注意：并没有用 URLSession！而是自己控制了连接细节。）
6. 适合使用 Network.framework 的场景
| 场景 | 说明 |
|---|---|
| 自定义协议 | 比如自定义的 IoT 协议、游戏协议 |
| WebSocket 通信 | 自己实现基于 TCP/TLS 的 WebSocket |
| 低延迟通信 | 需要实时性强的连接，比如在线游戏、直播 |
| 需要多路径支持 | 比如无感切换 Wi-Fi ↔ 蜂窝数据 |
| 构建 VPN / 代理工具 | 需要底层管理连接 |
7. Network.framework 的优势总结
✅ 更安全（默认启用 TLS）
✅ 更高效（异步、低功耗优化）
✅ 支持多路径（Multipath TCP）
✅ 易用的 Swift 风格 API
✅ 适配未来（如 QUIC、HTTP/3）
✅ 系统级优化（网络切换无感知）
小结
Network.framework 是苹果面向未来网络通信推出的重要基建。它为 iOS/macOS 开发者打开了更多灵活、安全、低延迟的通信能力大门。
虽然它不会取代 URLSession（发 HTTP 还是要用 URLSession），但如果你的应用涉及底层连接、定制协议、实时通信 ------
那么掌握 Network.framework，就是成为高级 iOS 网络开发者的重要一环。
下一步建议学习：
- 深入理解
NWConnection状态机（.setup / .waiting / .ready / .failed / .cancelled） - 如何使用
NWParameters配置连接参数 - 如何实现 Multipath TCP 支持
- 如何结合 DoH 查询结果，基于 IP 建立连接（绕过系统 DNS）
