TCP/IP & HTTP & Socket
网络七层:物理层
,数据链路层
,网络层
,传输层
,会话层
,表示层
,应用层
。
一.TCP/IP
tcp/ip协议
:是一种传输层协议
。主要解决数据如何在网络中传输。
二.HTTP
-
http协议
:超文本协议,是一种应用层协议
,主要是解决如何包装数据。它常基于tcp/ip协议
进行连接。 -
https协议
:安全超文本协议,是在http协议
(信息是明文传输)的基础上,使用了SSL
进行加密,即https
=http
+SSL
。 - 短连接:
连接->数据传输->关闭连接
任务结束就中断连接。
三.Socket
-
Socket
是对tcp/ip协议
的封装,是一个调用的接口api
。通过该Socket
才能使用tcp/ip协议
。 - 长连接:
连接->传输数据->保持连接->传输数据...->关闭连接
,安全性较差。
四.Socket连接与断开
Socket连接
是由底层封装的tcp协议
发起的,tcp协议
需要经过“三次握手”来完成:
- 第一次握手:客户端发送一个
syn包
给服务器,然后进入SYN_SEND
状态,等待服务器确认。
解释:客户端发送的这个syn包
给服务器,是为了告诉服务器,客户端的序列号为X
。
- 第二次握手:服务器收到客户端的
syn包
,先确认客户端的syn包
,发送一个syn+ack包
给客户端,然后进入SYN_RECV
状态。
解释:服务器确认客户端的syn包
之后,服务器就知道客户端的序列号是X
。服务器发送给客户端的syn+ack包
,当中包含一个ack包
和一个syn包
。其中的ack包
是服务器为了告诉客户端,服务器已经收到了客户端的syn包
,并且知道客户端的序列号是X
;其中的syn包
是服务器为了告诉客户端,服务器的序列号为Y
。
- 第三次握手:客户端收到服务器的
syn+ack包
,再向服务器发送一个ack包
。发送完毕,客户端和服务器都进入ESTABLISHED
状态,连接建立。
解释:客户端收到服务器的syn+ack包
,通过其中的syn包
知道服务器的序列号为Y
。然后再向服务器发送的ack包
是客户端为了告诉服务器,客户端已经知道收到了服务器的syn+ack包
,并且知道服务器的序列号为Y
。
注:三次握手过程中发送的这些包不包含数据,三次握手完成之后,连接建立,客户端与服务器之间才开始传送数据。
在理想状态下,tcp
连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,tcp
连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开tcp
连接的请求,断开过程需要经过“四次挥手”来完成(下面由客户端发起关闭tcp
连接):
- 第一次挥手:客户端会发送一个
FIN报文
给服务器,并且停止发送数据,然后进入FIN-WAIT-1
状态(终止等待1状态,等待服务器的响应)。
解释:FIN报文
即连接释放报文,客户端发送FIN报文
给服务器,是为了告诉服务器,客户端的序列号是X
,客户端请求关闭连接。
- 第二次挥手:服务器接收到
FIN报文
之后, 先确认客户端的FIN报文
, 再发送一条ack包
给客户端,服务器进入CLOSE_WAIT
状态(关闭等待)。
解释:服务器确认客户端的FIN报文
之后,就知道了客户端的序列号是X
,请求关闭连接。发送一条ack包
给客户端,是服务器为了告诉客户端,服务器已经收到了客户端的FIN报文
,并且知道客户端的序列号是X
。当客户端收到服务器的ack包
之后,客户端就进入FIN-WAIT-2
(终止等待2)状态。这个时候,整个tcp连接
处于一个半关闭状态
,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。
- 第三次挥手:服务器发送一条
FIN报文
给客户端,服务器进入LAST-ACK
(最后确认)状态。
解释:服务器发送一条FIN报文
给客户端,是为了告诉客户端,服务器的序列号为Y
,服务器已经没有数据要发送了,现在可以关闭tcp连接
了。
- 第四次挥手:客户端收到服务器的
FIN报文
,先确认服务器的FIN报文
,然后发送一条ack包
给服务器,客户端就进入了TIME-WAIT
(时间等待)状态。
解释:客户端确认服务器的FIN报文之后
,就知道了服务器的序列号是Y
,并且已经没有数据要传送了。然后客户端再发送一条ack包
给服务器,是为了告诉服务器,客户端知道了。客户端进入了TIME-WAIT
(时间等待)状态。
注意,这个时候客户端进入时间等待
状态,tcp连接
还没有关闭,必须等到服务端收到ack包
,进入CLOSED
状态,客户端也从时间等待
状态进入CLOSED
状态之后,tcp连接
才关闭。
五.HTTP连接
http连接
是客户端发送的每个请求都需要服务器那边响应回送,当请求结束的时候,就自动关闭http连接
,因此被称为短连接
。因此要保持客户端程序的在线状态
,就需要不断的向服务器发送连接请求
。
- 即使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。 - 服务器如果收到客户端的
连接请求
进行回复,服务器就知道客户端在线状态
。如果长时间无法收到客户的的连接请求
,服务器就认为客户端下线状态
。 - 如果客户端发送了
连接请求
但是收不到服务器的回复,客户端则认为网络断开
。
六.UDP与TCP对比
UDP
与TCP
一样,也是一种传输层的协议。不过udp协议
不需要像tcp协议
那样建立连接(即tcp协议
的三次握手
),所以:
-
tcp
:面向连接(传输数据前需要先建立tcp连接
三次握手
),传输可靠,一般不会出现数据丢包
现象(建立连接可以保证数据的安全)。但是传输速度比较慢,会出现延迟现象
(建立连接需要时间和系统资源的消耗)。适合用于传输数据量级大
的数据,由于客户端和服务器的连接要长时间保持着,对服务器的消耗相对来说比较大。
例如:公司内部的局域网。
-
udp
:面向非连接,传输不可靠,经常会出现数据丢包
现象。但是传输速度比较快,不会出现延迟现象
。适合用于传输数据量级小
的数据(数据量级越大越容易出现数据丢包
现象),对服务器的消耗相对来说比较小。
例如:大规模即时通讯软件(微信,QQ)。
- 使用
tcp协议
与客户端进行短命连接
,这样既能确保数据的安全性,又能减少对服务器的消耗。这种情况适用于客户端与服务器数据交互不是很频繁的业务。
例如:客户端向服务器请求好友列表的数据,先建立tcp连接
,然后传输数据,数据传输完成,关闭连接。等到下次需要请求还有列表数据时再重新建立连接。
七.选择哪种协议的问题
- 如果是
只由客户端
发起的间隔性
的连接请求,可以发生延迟现象
,那么使用http/https
。 - 如果是
由客户端或服务端
发起的连接请求,可以发生延迟现象
,那么使用tcp
。 - 如果是
由客户端或服务端
发起的连接请求,不可以发生延迟现象
,那么使用udp
。