基于Socket实现的主流网络协议汇总

基于Socket实现的主流网络协议汇总

前言：最近在学websocket，本来想了解一下除了websocket还有其他的没有，后面重新学了一下

一、核心概念澄清

首先需明确：Socket（套接字）并非一种协议，而是一套用于实现网络通信的编程接口（API）/编程规范，是应用层与传输层（TCP/UDP）之间的桥梁。所有基于 TCP/IP 协议簇的应用层协议，本质上都是通过 Socket 接口实现数据传输的。

WebSocket 仅是基于 Socket 实现的应用层协议之一，以下按传输层依赖分类，详细列举其他主流协议。

二、基于 TCP 协议的应用层协议（TCP Socket 实现）

TCP 是面向连接、可靠的传输层协议，适用于需保证数据完整性的业务场景，对应的应用层协议均基于 TCP + Socket 实现。

2.1 HTTP/HTTPS

• 用途：网页浏览、后端接口请求、第三方开放平台交互等

• 核心信息：HTTP 默认使用 80 端口，HTTPS（加密版）默认使用 443 端口；底层基于 TCP 协议，通过 TCP Socket 建立连接并传输数据（支持短连接/长连接）

• 与 WebSocket 区别：HTTP 是"请求-响应"模式（半双工，仅客户端主动发起请求后服务端才响应），WebSocket 是全双工通信（TCP 连接建立后，双方可主动收发数据）

2.2 FTP（文件传输协议）

• 用途：跨主机文件上传、下载，支持断点续传、权限验证

• 核心信息：默认使用 21 端口（控制连接，传输指令）+ 20 端口（数据连接，传输文件数据），基于 TCP Socket 实现可靠传输

2.3 邮件相关协议（SMTP/POP3/IMAP）

• 用途：邮件的发送与接收

• 核心信息：

  • SMTP：发送邮件，默认 25 端口（明文）/ 465 端口（加密）

  • POP3：接收邮件，默认 110 端口（明文）/ 995 端口（加密）

  • IMAP：灵活管理邮件（如同步文件夹、标记已读），默认 143 端口（明文）/ 993 端口（加密）

• 关联：三者均基于 TCP Socket 实现，保证邮件数据传输的完整性与顺序性

2.4 远程登录协议（Telnet/SSH）

• 用途：远程控制服务器/网络设备

• 核心信息：

  • Telnet：明文传输，默认 23 端口，安全性低，现已基本淘汰

  • SSH：加密传输，默认 22 端口，支持远程登录、执行命令、文件传输（scp/sftp 基于 SSH）

• 关联：均通过 TCP Socket 建立稳定连接，实现客户端与远程主机的交互

2.5 数据库通信协议

• 用途：应用程序与数据库的交互（执行 SQL 指令、获取查询结果）

• 核心信息：

  • MySQL 协议：默认 3306 端口，基于 TCP Socket 建立长连接传输数据

  • PostgreSQL 协议：默认 5432 端口，TCP Socket 实现可靠交互

  • Oracle 协议：默认 1521 端口，依赖 TCP Socket 完成连接与数据传输

2.6 Redis 协议（RESP）

• 用途：Redis 客户端与服务端的缓存操作（增删改查、事务等）

• 核心信息：默认 6379 端口，基于 TCP Socket 实现长连接，RESP 是 Redis 自定义的轻量化应用层协议，底层依赖 TCP 保证数据可靠传输

2.7 MQTT（消息队列遥测传输）

• 用途：物联网（IoT）、低带宽场景的消息推送（如智能设备通信、消息订阅发布）

• 核心信息：默认 1883 端口（明文）/ 8883 端口（加密），主流基于 TCP Socket 实现，保证消息传输的可靠性

三、基于 UDP 协议的应用层协议（UDP Socket 实现）

UDP 是无连接、不可靠的传输层协议，适用于实时性要求高于可靠性的场景，对应的协议基于 UDP Socket 实现。

3.1 DNS（域名系统协议）

• 用途：将域名（如 www.baidu.com）解析为 IP 地址，是互联网访问的基础

• 核心信息：默认 53 端口，核心基于 UDP Socket 实现（解析请求数据量小，优先保证实时性）；若解析失败或请求数据过大，会降级为 TCP 传输

3.2 DHCP（动态主机配置协议）

• 用途：给局域网设备自动分配 IP 地址、子网掩码、网关、DNS 等网络参数

• 核心信息：客户端使用 68 端口，服务端使用 67 端口，基于 UDP Socket 实现，无需建立连接，快速完成参数分配

3.3 TFTP（简单文件传输协议）

• 用途：小型设备、局域网内的简单文件传输（如路由器固件升级、嵌入式设备数据同步）

• 核心信息：默认 69 端口，基于 UDP Socket 实现，协议简单、传输速度快；无权限验证，不可靠，适合小文件传输

3.4 SNMP（简单网络管理协议）

• 用途：监控网络设备（路由器、交换机、服务器）的状态（如流量、负载、故障告警）

• 核心信息：默认 161/162 端口，基于 UDP Socket 实现，轻量化、实时性高，适合频繁采集设备状态数据

3.5 NTP（网络时间协议）

• 用途：实现网络设备/服务器的时间同步，保证系统时间一致性

• 核心信息：默认 123 端口，基于 UDP Socket 实现，无需可靠传输，优先保证时间同步的实时性

3.6 QUIC（快速 UDP 互联网连接）

• 用途：HTTP/3 的底层传输协议，替代 HTTP/2 的 TCP 传输

• 核心信息：基于 UDP Socket 实现，融合 TCP 的可靠性（重传、有序）与 UDP 的实时性，解决 TCP 队头阻塞问题，适用于视频直播、低延迟接口请求等场景

四、基于 Raw Socket（原始套接字）的协议

Raw Socket 允许应用程序直接访问网络层（IP 协议），无需经过传输层（TCP/UDP），对应的协议多为网络层/数据链路层协议。

4.1 ICMP（互联网控制报文协议）

• 用途：网络故障诊断（如 ping 命令）、错误通知（如目标不可达、超时）

• 关联：通过 Raw Socket 实现，不依赖 TCP/UDP，直接封装在 IP 数据包中传输；ping 命令本质就是发送 ICMP 请求包并接收响应包

4.2 ARP（地址解析协议）

• 用途：将 IP 地址解析为局域网内的 MAC 地址，实现局域网设备之间的直接通信

• 关联：通过 Raw Socket 实现，属于数据链路层协议，无需 IP 协议封装，直接在局域网内广播传输

五、自定义协议

除标准协议外，很多业务场景会基于 TCP Socket/UDP Socket 自定义应用层协议，例如：

• 游戏行业：游戏服务端与客户端的实时交互协议（如王者荣耀、和平精英的玩家操作同步、场景数据推送）

• 即时通讯：即时通讯软件的点对点传输协议（如微信的部分点对点消息、文件传输）

• 工业控制：工业设备的网络控制协议（如 PLC 设备的远程控制、数据采集）

六、总结

6.1 核心逻辑

Socket 是通信接口（工具），协议是通信规则（规范）；各类网络协议通过 Socket 接口实现数据在网络中的传输，二者是"工具"与"使用规则"的关系。

6.2 主流协议分类汇总

Socket 类型（传输层依赖）	对应协议	核心特点
TCP Socket	HTTP/HTTPS、FTP、SMTP/POP3/IMAP、SSH、数据库协议、Redis 协议、MQTT	可靠传输、面向连接，适合需保证数据完整性的场景
UDP Socket	DNS、DHCP、TFTP、SNMP、NTP、QUIC	实时性高、无连接，适合对可靠性要求低但需快速传输的场景
Raw Socket	ICMP、ARP	直接访问底层网络，适用于网络诊断、局域网通信等场景

6.3 与 WebSocket 的关联

WebSocket 是 TCP Socket 上的应用层协议，与 HTTP 同级；其核心优势是建立 TCP 连接后实现全双工通信，而其他 TCP 类协议（如 HTTP）多为半双工或单工通信。