基於Socket實現的主流網絡協議彙總

前言：最近在學websocket，本來想了解一下除了websocket還有其他的沒有，後面重新學了一下

一、核心概念澄清

首先需明確：Socket（套接字）並非一種協議，而是一套用於實現網絡通信的編程接口（API）/編程規範，是應用層與傳輸層（TCP/UDP）之間的橋樑。所有基於 TCP/IP 協議簇的應用層協議，本質上都是通過 Socket 接口實現數據傳輸的。

WebSocket 僅是基於 Socket 實現的應用層協議之一，以下按傳輸層依賴分類，詳細列舉其他主流協議。

二、基於 TCP 協議的應用層協議（TCP Socket 實現）

TCP 是面向連接、可靠的傳輸層協議，適用於需保證數據完整性的業務場景，對應的應用層協議均基於 TCP + Socket 實現。

2.1 HTTP/HTTPS

• 用途：網頁瀏覽、後端接口請求、第三方開放平台交互等
• 核心信息：HTTP 默認使用 80 端口，HTTPS（加密版）默認使用 443 端口；底層基於 TCP 協議，通過 TCP Socket 建立連接並傳輸數據（支持短連接/長連接）
• 與 WebSocket 區別：HTTP 是“請求-響應”模式（半雙工，僅客户端主動發起請求後服務端才響應），WebSocket 是全雙工通信（TCP 連接建立後，雙方可主動收發數據）

2.2 FTP（文件傳輸協議）

• 用途：跨主機文件上傳、下載，支持斷點續傳、權限驗證
• 核心信息：默認使用 21 端口（控制連接，傳輸指令）+ 20 端口（數據連接，傳輸文件數據），基於 TCP Socket 實現可靠傳輸

2.3 郵件相關協議（SMTP/POP3/IMAP）

• 用途：郵件的發送與接收

• 核心信息：

- SMTP：發送郵件，默認 25 端口（明文）/ 465 端口（加密）

- POP3：接收郵件，默認 110 端口（明文）/ 995 端口（加密）

- IMAP：靈活管理郵件（如同步文件夾、標記已讀），默認 143 端口（明文）/ 993 端口（加密）

• 關聯：三者均基於 TCP Socket 實現，保證郵件數據傳輸的完整性與順序性

2.4 遠程登錄協議（Telnet/SSH）

• 用途：遠程控制服務器/網絡設備

• 核心信息：

- Telnet：明文傳輸，默認 23 端口，安全性低，現已基本淘汰

- SSH：加密傳輸，默認 22 端口，支持遠程登錄、執行命令、文件傳輸（scp/sftp 基於 SSH）

• 關聯：均通過 TCP Socket 建立穩定連接，實現客户端與遠程主機的交互

2.5 數據庫通信協議

• 用途：應用程序與數據庫的交互（執行 SQL 指令、獲取查詢結果）
• 核心信息：

- MySQL 協議：默認 3306 端口，基於 TCP Socket 建立長連接傳輸數據

- PostgreSQL 協議：默認 5432 端口，TCP Socket 實現可靠交互

- Oracle 協議：默認 1521 端口，依賴 TCP Socket 完成連接與數據傳輸

2.6 Redis 協議（RESP）

• 用途：Redis 客户端與服務端的緩存操作（增刪改查、事務等）
• 核心信息：默認 6379 端口，基於 TCP Socket 實現長連接，RESP 是 Redis 自定義的輕量化應用層協議，底層依賴 TCP 保證數據可靠傳輸

2.7 MQTT（消息隊列遙測傳輸）

• 用途：物聯網（IoT）、低帶寬場景的消息推送（如智能設備通信、消息訂閲發佈）
• 核心信息：默認 1883 端口（明文）/ 8883 端口（加密），主流基於 TCP Socket 實現，保證消息傳輸的可靠性

三、基於 UDP 協議的應用層協議（UDP Socket 實現）

UDP 是無連接、不可靠的傳輸層協議，適用於實時性要求高於可靠性的場景，對應的協議基於 UDP Socket 實現。

3.1 DNS（域名系統協議）

• 用途：將域名（如 www.baidu.com）解析為 IP 地址，是互聯網訪問的基礎
• 核心信息：默認 53 端口，核心基於 UDP Socket 實現（解析請求數據量小，優先保證實時性）；若解析失敗或請求數據過大，會降級為 TCP 傳輸

3.2 DHCP（動態主機配置協議）

• 用途：給局域網設備自動分配 IP 地址、子網掩碼、網關、DNS 等網絡參數
• 核心信息：客户端使用 68 端口，服務端使用 67 端口，基於 UDP Socket 實現，無需建立連接，快速完成參數分配

3.3 TFTP（簡單文件傳輸協議）

• 用途：小型設備、局域網內的簡單文件傳輸（如路由器固件升級、嵌入式設備數據同步）
• 核心信息：默認 69 端口，基於 UDP Socket 實現，協議簡單、傳輸速度快；無權限驗證，不可靠，適合小文件傳輸

3.4 SNMP（簡單網絡管理協議）

• 用途：監控網絡設備（路由器、交換機、服務器）的狀態（如流量、負載、故障告警）
• 核心信息：默認 161/162 端口，基於 UDP Socket 實現，輕量化、實時性高，適合頻繁採集設備狀態數據

3.5 NTP（網絡時間協議）

• 用途：實現網絡設備/服務器的時間同步，保證系統時間一致性
• 核心信息：默認 123 端口，基於 UDP Socket 實現，無需可靠傳輸，優先保證時間同步的實時性

3.6 QUIC（快速 UDP 互聯網連接）

• 用途：HTTP/3 的底層傳輸協議，替代 HTTP/2 的 TCP 傳輸
• 核心信息：基於 UDP Socket 實現，融合 TCP 的可靠性（重傳、有序）與 UDP 的實時性，解決 TCP 隊頭阻塞問題，適用於視頻直播、低延遲接口請求等場景

四、基於 Raw Socket（原始套接字）的協議

Raw Socket 允許應用程序直接訪問網絡層（IP 協議），無需經過傳輸層（TCP/UDP），對應的協議多為網絡層/數據鏈路層協議。

4.1 ICMP（互聯網控制報文協議）

• 用途：網絡故障診斷（如 ping 命令）、錯誤通知（如目標不可達、超時）
• 關聯：通過 Raw Socket 實現，不依賴 TCP/UDP，直接封裝在 IP 數據包中傳輸；ping 命令本質就是發送 ICMP 請求包並接收響應包

4.2 ARP（地址解析協議）

• 用途：將 IP 地址解析為局域網內的 MAC 地址，實現局域網設備之間的直接通信
• 關聯：通過 Raw Socket 實現，屬於數據鏈路層協議，無需 IP 協議封裝，直接在局域網內廣播傳輸

五、自定義協議

除標準協議外，很多業務場景會基於 TCP Socket/UDP Socket 自定義應用層協議，例如：

• 遊戲行業：遊戲服務端與客户端的實時交互協議（如王者榮耀、和平精英的玩家操作同步、場景數據推送）
• 即時通訊：即時通訊軟件的點對點傳輸協議（如微信的部分點對點消息、文件傳輸）
• 工業控制：工業設備的網絡控制協議（如 PLC 設備的遠程控制、數據採集）

六、總結

6.1 核心邏輯

Socket 是通信接口（工具），協議是通信規則（規範）；各類網絡協議通過 Socket 接口實現數據在網絡中的傳輸，二者是“工具”與“使用規則”的關係。

6.2 主流協議分類彙總

6.3 與 WebSocket 的關聯

WebSocket 是 TCP Socket 上的應用層協議，與 HTTP 同級；其核心優勢是建立 TCP 連接後實現全雙工通信，而其他 TCP 類協議（如 HTTP）多為半雙工或單工通信。