網絡層、傳輸層、應用層、端口通訊協議編程接口 - http，socket，tcp/ip 網絡傳輸與通信知識總結

   引：

             http://coach.iteye.com/blog/2024511

 

   什麼是TCP和UDP，以及兩者區別是什麼？ 
TCP的全稱爲傳輸控制協議。這種協議能夠提供面向鏈接的、可靠的、點到點的通訊。 
UDP全稱爲用戶數據報協議，它能夠提供非鏈接的不可靠的點到多點的通訊。 
使用TCP仍是UDP，那要看你的程序注重哪個方面，可靠（tcp）仍是快速（udp）。 


TCP/IP 創建鏈接的過程 

  手機可以使用聯網功能是由於手機底層實現了TCP/IP協議，可使手機終端經過無線網絡創建TCP鏈接。 
   TCP協議能夠對上層網絡提供接口，使上層網絡數據的傳輸創建在「無差異」的網絡之上。 

創建起一個TCP鏈接須要通過「三次握手」： 


第一次握手：客戶端發送syn包(syn=j)到服務器，並進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認； 
第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時本身也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態； 
第三次握手：客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。 


所謂的三次握手就是要有三次鏈接信息的發送/接收過程。TCP鏈接的創建須要進行三次鏈接信息的發送/接收。 

握手過程當中傳送的包裏不包含數據，三次握手完畢後，客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下，TCP鏈接一旦創建，在通訊雙方中的任何一方主動關閉鏈接以前，TCP 鏈接都將被一直保持下去。斷開鏈接時服務器和客戶端都可以主動發起斷開TCP鏈接的請求，斷開過程須要通過「四次握手」（過程就不細寫了，就是服務器和客戶端交互，最終肯定斷開）. 


HTTP鏈接 

HTTP協議即超文本傳送協議(Hypertext Transfer Protocol )，是Web聯網的基礎，也是手機聯網經常使用的協議之一，HTTP協議是創建在TCP協議之上的一種應用。 

HTTP鏈接最顯著的特色是客戶端發送的每次請求都須要服務器回送響應，在請求結束後，會主動釋放鏈接。從創建鏈接到關閉鏈接的過程稱爲「一次鏈接」。 

1）在HTTP 1.0中，客戶端的每次請求都要求創建一次單獨的鏈接，在處理完本次請求後，就自動釋放鏈接。 

2）在HTTP 1.1中則能夠在一次鏈接中處理多個請求，而且多個請求能夠重疊進行，不須要等待一個請求結束後再發送下一個請求。 

因爲HTTP在每次請求結束後都會主動釋放鏈接，所以HTTP鏈接是一種「短鏈接」，要保持客戶端程序的在線狀態，須要不斷地向服務器發起鏈接請求。一般的作法是即時不須要得到任何數據，客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務器發送一次「保持鏈接」的請求，服務器在收到該請求後對客戶端進行回覆，代表知道客戶端「在線」。若服務器長時間沒法收到客戶端的請求，則認爲客戶端「下線」，若客戶端長時間沒法收到服務器的回覆，則認爲網絡已經斷開。 


SOCKET原理 

在iphone的平臺下，要進行socket開發有開源的庫Asyncsocket，官方的CFSocket，還有BSD的socket。 

套接字（SOCKET）概念 

套接字（socket）是通訊的基石，是支持TCP/IP協議的網絡通訊的基本操做單元。它是網絡通訊過程當中端點的抽象表示，包含進行網絡通訊必須的五種信息：鏈接使用的協議，本地主機的IP地址，本地進程的協議端口，遠地主機的IP地址，遠地進程的協議端口。 

應用層經過傳輸層進行數據通訊時，TCP會遇到同時爲多個應用程序進程提供併發服務的問題。多個TCP鏈接或多個應用程序進程可能須要經過同一個 TCP協議端口傳輸數據。爲了區別不一樣的應用程序進程和鏈接，許多計算機操做系統爲應用程序與TCP／IP協議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層能夠和傳輸層經過Socket接口，區分來自不一樣應用程序進程或網絡鏈接的通訊，實現數據傳輸的併發服務。 


創建SOCKET鏈接 

創建Socket鏈接至少須要一對套接字，其中一個運行於客戶端，稱爲ClientSocket ，另外一個運行於服務器端，稱爲ServerSocket 。 

套接字之間的鏈接過程分爲三個步驟：服務器監聽，客戶端請求，鏈接確認。 

服務器監聽：服務器端套接字並不定位具體的客戶端套接字，而是處於等待鏈接的狀態，實時監控網絡狀態，等待客戶端的鏈接請求。 

客戶端請求：指客戶端的套接字提出鏈接請求，要鏈接的目標是服務器端的套接字。爲此，客戶端的套接字必須首先描述它要鏈接的服務器的套接字，指出服務器端套接字的地址和端口號，而後就向服務器端套接字提出鏈接請求。 

鏈接確認：當服務器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的鏈接請求時，就響應客戶端套接字的請求，創建一個新的線程，把服務器端套接字的描述發給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式創建鏈接。而服務器端套接字繼續處於監聽狀態，繼續接收其餘客戶端套接字的鏈接請求。 

SOCKET鏈接與TCP/IP鏈接 

建立Socket鏈接時，能夠指定使用的傳輸層協議，Socket能夠支持不一樣的傳輸層協議（TCP或UDP），當使用TCP協議進行鏈接時，該Socket鏈接就是一個TCP鏈接。 


SOCKET鏈接與HTTP鏈接 

因爲一般狀況下Socket鏈接就是TCP鏈接，所以Socket鏈接一旦創建，通訊雙方便可開始相互發送數據內容，直到雙方鏈接斷開。但在實際網絡應用中，客戶端到服務器之間的通訊每每須要穿越多箇中間節點，例如路由器、網關、防火牆等，大部分防火牆默認會關閉長時間處於非活躍狀態的鏈接而致使 Socket 鏈接斷連，所以須要經過輪詢告訴網絡，該鏈接處於活躍狀態。 

而HTTP鏈接使用的是「請求—響應」的方式，不只在請求時須要先創建鏈接，並且須要客戶端向服務器發出請求後，服務器端才能回覆數據。 

不少狀況下，須要服務器端主動向客戶端推送數據，保持客戶端與服務器數據的實時與同步。 

若雙方創建的是Socket鏈接，服務器就能夠直接將數據傳送給客戶端； 

若雙方創建的是HTTP鏈接，則服務器須要等到客戶端發送一次請求後才能將數據傳回給客戶端。 

所以，客戶端定時向服務器端發送鏈接請求，不只能夠保持在線，同時也是在「詢問」服務器是否有新的數據，若是有就將數據傳給客戶端。 

HTTP協議是應用層的協義 

一個是發動機(Socket),提供了網絡通訊的能力 
一個是轎車(Http)，提供了具體的方式 

兩個計算機之間的交流無非是兩個端口之間的數據通訊,具體的數據會以什麼樣的形式展示，是以不一樣的應用層協議來定義的，如：HTTP，FTP，... 

SOCKET是對端口通訊開發的工具,它要更底層一些 。 

SOCKET與HTTP的區別與聯繫 

1.簡單的說HTTP通常爲單向的，如你像服務器發起一個請求，服務器就會返給你須要的，而socket使雙向的，即一方（如客戶端）有改變就會通知另外一方 （如服務器）要求保持一致，當這一方（服務器）發生改變會通知另外一方（客戶端）要保持數據一致。   通常狀況下程序要保持實時性（如及時通信，股票軟件等）的話用socket比較好，   要是普通對實時行要求不高的，就用http就夠了，取之有點用於你的程序，根據你的狀況而定。 

2.「咱們在傳輸數據時，能夠只使用（傳輸層）TCP/IP協議，可是那樣的話，若是沒有應用層，便沒法識別數據內容，若是想要使傳輸的數據有意義，則必須使用到 應用層協議，應用層協議有不少，好比HTTP、FTP、TELNET等，也能夠本身定義應用層協議。WEB使用HTTP協議做應用層協議，以封裝HTTP  文本信息，而後使用TCP/IP作傳輸層協議將它發到網絡上。」 

   而咱們平時說的最多的socket是什麼呢，實際上socket是對TCP/IP協議的封裝，Socket自己並非協議，而是一個調用接口（API）， 經過Socket，咱們才能使用TCP/IP協議。實際上，Socket跟TCP/IP協議沒有必然的聯繫。Socket編程接口在設計的時候，就但願也 能適應其餘的網絡協議。因此說，Socket的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已，是對TCP/IP協議的抽象，從而造成了咱們知道 的一些最基本的函數接口，好比create、  listen、connect、accept、send、read和write等等。網絡有一段關於socket和TCP/IP協議關係的說法比較容易理 解： 

  「TCP/IP只是一個協議棧，就像操做系統的運行機制同樣，必需要具體實現，同時還要提供對外的操做接口。這個就像操做系統會提供標準的編程接口，好比win32編程接口同樣，TCP/IP也要提供可供程序員作網絡開發所用的接口，這就是Socket編程接口。」 

  CSDN上有個比較形象的描述：HTTP是轎車，提供了封裝或者顯示數據的具體形式；Socket是發動機，提供了網絡通訊的能力。 

  實際上，傳輸層的TCP是基於網絡層的IP協議的，而應用層的HTTP協議又是基於傳輸層的TCP協議的，而Socket自己不算是協議，就像上面所說，它只是提供了一個針對TCP或者UDP編程的接口。