Android 进阶之网络协议及网络知识
OSI 七层网络模型
为了使不同厂家生产的计算机可以相互通信，建立更大范围的计算机网络，国际标准化组织（ISO）在 1984 年提出了“开放系统互联参考模型”，即 OSI/RM 模型（Open System Interconnection/Reference Model）。
OSI 模型将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，每一层都建立在它的下层之上，同时向它的上一层提供一定服务。上层只管调用下层提供的服务，而不用关心具体实现细节，有些类似我们开发中对外暴露接口隐藏实现的思想。
七层模型自下而上分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。其中低四层完成数据传输，高三层面向用户。
OSI 模型
有些模型呢分为5层;
网络分层
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1:物理层
该层负责比特流在节点间的传输,即负责物理传输.该层的协议既与链路有关,也与传输介质有关.通俗来讲就是把计算机链接起来的物理手段. -
2.数据链路层
通过物理 网络链路提供可靠的数据传输,主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递.如果在传输数据时,接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发送方重发这一帧. -
3.网络层
该层决定如何将数据从发送方路由到接收方. 网络层通过综合考虑发送优先权,网络拥塞程度,服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络节点A到另一个网络节点B的最佳路径. -
4.传输层
该层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信.相比之下,网络层的功能是建立主机到主机的通信,传输层有两个传输协议:TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议) 和UDP(User Datagram Protocol 用户数据报协议), TCP 是一个可靠的面向连接的协议,UDP 是一个不可靠的或者无连接的协议. -
5.应用层
应用程序收到传输层的数据后,接下来就是要进行解读,解读必须事先规定好格式,而应用层就是规定应用程序的数据格式的.它的主要协议有 HTTP , FTP , Telnet , SMTP , POP3等.
TCP 传输
TCP 传输
TCP 协议被认为是稳定的协议，因为它有以下特点：
- 面向连接，“三次握手”
- 双向通信
- 保证数据按序发送，按序到达
- 超时重传
TCP 的三次握手与四次挥手
TCP的三次握手
为什么要进行三次握手?
这个问题的本质是, 信道不可靠, 但是通信双发需要就某个问题达成一致. 而要解决这个问题, 无论你在消息中包含什么信息, 三次通信是理论上的最小值. 所以三次握手不是TCP本身的要求, 而是为了满足"在不可靠信道上可靠地传输信息"这一需求所导致的. 请注意这里的本质需求,信道不可靠, 数据传输要可靠. 三次达到了, 那后面你想接着握手也好, 发数据也好, 跟进行可靠信息传输的需求就没关系了. 因此,如果信道是可靠的, 即无论什么时候发出消息, 对方一定能收到, 或者你不关心是否要保证对方收到你的消息, 那就能像UDP那样直接发送消息就可以了.”。这可视为对“三次握手”目的的另一种解答思路。
为什么不是 两次 而必须是三次?
甲在路上跟乙打招呼，由于刮风什么的这句活被吹跑了，然后甲又跟打了个招呼，乙听到了并作出了回应。此时不管是三次握手还是两次握手两个人都能愉快的沟通。0.1秒后俩人四次挥手告别了。此时被风刮跑的那句话又传到了乙的耳朵里，乙认为甲又要跟他沟通，所以做出了响应的回应。（问题出现了）假如采用2次握手，乙就认定了甲要跟他沟通，于是就不停的等，浪费感情。可如果是采用3次握手，乙等了一会后发现甲没有回应他就认为甲走了然后自己也就走了！
这就很明白了，其实第三步是防止了乙的一直等待而浪费自己的时间，而不是为了保证甲能够正确回应乙的信息。
TCP三次握手
- 客户端发送一个建立 C 到 S 连接的请求报文，其中同步标志位（SYN）置 1。Sequence Number(seq) 为x ,然后进入 SYN_SEND 状态，等待服务端确认
- 服务端返回确认数据报文，将 ACK 置为 x+1(seq+1)，同时也将 SYN 置为 1，seq为y , 请求建立 S 到 C 的连接,服务端进入 SYN_RCVD 状态.
- 客户端返回确认数据报文，ACK 递增,设置为y+1，这时双方连接建立成功,客户端和服务端都进入 ESTABLISHED(TCP连接成功)状态.
TCP 四次挥手
TCP 四次挥手
- 第一次分手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；
- 第二次分手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；
- 第三次分手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；
- 第四次分手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。
为什么是四次呢？
TCP 连接是全双工的，每一端都可以同时发送和接受数据，关闭的时候两端都要关闭各自两个方向的通道，总共相当于要关闭四个。
第四步客户端为什么要等待 2MSL？
首先，MSL（Maximum Segment Life），是 TCP 对 TCP Segment 生存时间的限制。
客户端在发出确认服务端关闭的 ACK 后，它没有办法知道对方是否收到这个消息，于是需要等待一段时间，如果服务端没有收到关闭的消息后会重新发出 FIN 报文，这样客户端就知道自己上条消息丢了，需要再发一次；如果等待的这段时间没有在收到 FIN 的重发报文，说明它的确已经收到断开的消息并且已经断开了。
这个等待时间至少是：客户端的 timeout + FIN 的传输时间，为了保证可靠，采用更加保守的等待时间 2MSL。
UDP 协议
UDP 协议没有 TCP 协议稳定，因为它不建立连接，也不按顺序发送，可能会出现丢包现象，使传输的数据出错。
但是有得就有失，UDP 的效率更高，因为 UDP 头包含很少的字节，比 TCP 负载消耗少，同时也可以实现双向通信，不管消息送达的准确率，只负责无脑发送。
UDP 服务于很多知名应用层协议，比如 NFS（网络文件系统）、SNMP（简单网络管理协议）
UDP 一般多用于 IP 电话、网络视频等容错率强的场景。
HTTP连接
HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网常用的协议之一，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。
HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。
1）在HTTP 1.0中，客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接，在处理完本次请求后，就自动释放连接。
2）在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求，并且多个请求可以重叠进行，不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。
由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接，因此HTTP连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。通常 的做法是即时不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道 客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”，若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。
1.HTTP简介
HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议，由于其简捷、快速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出，经过几年的使用与发展，得到不断地完善和扩展。
HTTP协议的主要特点
- 支持C/S（客户/服务器）模式。
- 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST，每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
- 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
- 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
- 无状态：HTTP协议是无状态协议，无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。
HTTP URL 的格式如下
http://host[":"port][abs_path]
http表示要通过HTTP协议来定位网络资源；host表示合法的Internet主机域名或者IP地址；port指定一个端口号，为空则使用默认端口80；abs_path指定请求资源的URI（Web上任意的可用资源）。
HTTP有两种报文分别是请求报文和响应报文，让我们先来看看请求报文。
请求头
通常来说一个HTTP请求报文由请求行、请求报头、空行、和请求数据4个部分组成。
请求行
请求行由请求方法，URL字段和HTTP协议的版本组成，格式如下：
Method Request-URI HTTP-Version CRLF
其中 Method表示请求方法；Request-URI是一个统一资源标识符；HTTP-Version表示请求的HTTP协议版本；CRLF表示回车和换行（除了作为结尾的CRLF外，不允许出现单独的CR或LF字符）。
HTTP请求方法有8种，分别是GET、POST、DELETE、PUT、HEAD、TRACE、CONNECT 、OPTIONS。其中PUT、DELETE、POST、GET分别对应着增删改查，对于移动开发最常用的就是POST和GET了。
- GET：请求获取Request-URI所标识的资源
- POST：在Request-URI所标识的资源后附加新的数据
- HEAD：请求获取由Request-URI所标识的资源的响应消息报头
- PUT： 请求服务器存储一个资源，并用Request-URI作为其标识
- DELETE ：请求服务器删除Request-URI所标识的资源
- TRACE ： 请求服务器回送收到的请求信息，主要用于测试或诊断
- CONNECT： HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
- OPTIONS ：请求查询服务器的性能，或者查询与资源相关的选项和需求
请求报头
在请求行之后会有0个或者多个请求报头，每个请求报头都包含一个名字和一个值，它们之间用“：”分割。请求头部会以一个空行，发送回车符和换行符，通知服务器以下不会有请求头。关于请求报头，会在后面的消息报头一节做统一的解释。
请求数据
请求数据不在GET方法中使用，而是在POST方法中使用。POST方法适用于需要客户填写表单的场合，与请求数据相关的最常用的请求头是Content-Type和Content-Length。
HTTP的响应报文
先来看看响应报文的一般格式：
HTTP的响应报文由状态行、消息报头、空行、响应正文组成。响应报头后面会讲到，响应正文是服务器返回的资源的内容，先来看看状态行。
状态行
1、状态行格式如下：
HTTP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF
其中，HTTP-Version表示服务器HTTP协议的版本；Status-Code表示服务器发回的响应状态代码；Reason-Phrase表示状态代码的文本描述。
状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，且有五种可能取值：
- 100~199：指示信息，表示请求已接收，继续处理
- 200~299：请求成功，表示请求已被成功接收、理解、接受
- 300~399：重定向，要完成请求必须进行更进一步的操作
- 400~499：客户端错误，请求有语法错误或请求无法实现
- 500~599：服务器端错误，服务器未能实现合法的请求
常见的状态码如下：
- 200 OK：客户端请求成功
- 400 Bad Request：客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
- 401 Unauthorized：请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
- 403 Forbidden：服务器收到请求，但是拒绝提供服务
- 500 Internal Server Error：服务器发生不可预期的错误
- 503 Server Unavailable：服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常
SOCKET原理
套接字（socket）概念
套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。
应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应 用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。
建立socket连接
建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。
套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。
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服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。
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客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。
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连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发 给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。
SOCKET连接与TCP连接
创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。
Socket连接与HTTP连接
由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网 络应用中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。
而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。
很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数 据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求， 不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。TCP(Transmission Control Protocol) 传输控制协议
TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接:
位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(synchronous建立联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送) FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent紧急)
Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)
看了极光推送的 文档 极光的长连接 就是采用TCP 协议来建立的长连接
对TCP 长连接进行内部自己的实现逻辑 来完成长连接的.
尽可能以最小的代价，尽可能地维持连接状态。 因为策略原因，并不会总是在每次断开后马上重新发起连接。
还有Http 有一种 keepalive connections 的机制,可以在数据传输后仍然操持连接,当客户端 需要再次获取数据时,直接使用刚刚空闲下来的连接而无须再次握手.
以上就是关于 网络方面需要知道的知识
下面是引用文章,感谢各位大佬:
https://github.com/jawil/blog/issues/14
