網絡之Socket、TCP/IP、Http關係分析

OSI七層模型簡圖

7	應用層	例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
6	表示層	例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
5	會話層	例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.22五、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
4	傳輸層	例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
3	網絡層	例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25
2	數據鏈路層	例如以太網、令牌環、HDLC、幀中繼、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI（光纖分佈式數據接口）、PPP（點對點協議，經過撥號或專線方式創建點對點鏈接發送數據）、PDN（公用數據網）、SLIP（串行線路網際協議
1	物理層	例如線路、無線電、光纖、信鴿

一、 TCP/IP鏈接
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。

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」

二、 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。

三、 Socket原理

3.1套接字（socket）概念

什麼是Socket: 網絡上的兩個程序經過一個雙向的通訊鏈接實現數據的交換，這個鏈接的一端稱爲一個socket。創建網絡通訊鏈接至少要一對端口號(socket)。socket本質是編程接口(API)，對TCP/IP的封裝，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。Socket的英文原義是「孔」或「插座」。做爲BSD UNIX的進程通訊機制，取後一種意思。一般也稱做"套接字"，用於描述IP地址和端口，是一個通訊鏈的句柄，能夠用來實現不一樣虛擬機或不一樣計算機之間的通訊。在Internet上的主機通常運行了多個服務軟件，同時提供幾種服務。每種服務都打開一個Socket，並綁定到一個端口上，不一樣的端口對應於不一樣的服務。Socket正如其英文原義那樣，像一個多孔插座。一臺主機猶如佈滿各類插座的房間，每一個插座有一個編號，有的插座提供220伏交流電， 有的提供110伏交流電，有的則提供有線電視節目。 客戶軟件將插頭插到不一樣編號的插座，就能夠獲得不一樣的服務。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。

3.2 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。

四、 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則是對TCP/IP協議的封裝和應用（程序員層面上）。也能夠說，TPC/IP協議是傳輸層協議，主要解決數據如何在網絡中傳輸，而HTTP是應用層協議，主要解決如何包裝數據。關於TCP/IP和HTTP協議的關係，網絡有一段比較容易理解的介紹：
「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。」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。」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。socket是對端口通訊開發的工具,它要更底層一些.

五、 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。此時若雙方創建的是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協議是應用層的協議。
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。
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`...

 

OSI七層模型詳解：

 

參考：

https://www.cnblogs.com/cmyxn/p/6360474.html

https://baike.baidu.com/item/socket/281150?fr=aladdin