網絡由下往上分為:
物理層---
數據鏈路層---
網絡層 -- IP協議
傳輸層 -- TCP協議
會話層 --
表示層和應用層 -- HTTP協議

1、TCP/IP連接
TCP傳輸控制協議,是一種提供可靠數據傳輸的通用協議
手機能夠使用聯網功能是因為手機底層實現了TCP/IP協議,可以使手機終端機通過無線網絡建立TCP連接。TCP協議可以對上層網絡提供接口,使上層網絡數據的傳輸建立在“無差別”的網絡之上。
建立起一個TCP連接需要經過“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),同時自己也發送一個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。
握手過程中傳送的包里不包含數據,三次握手完畢后,客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下,TCP連接一旦建立,在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前,TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務器和客戶端均可以主動發起斷開TCP連接的請求,斷開過程需要經過“四次握手”(過程就不細寫了,就是服務器和客戶端交互,最終確定斷開)。
UDP協議
UDP 用戶數據報協議,是一個面向無連接的協議。采用該協議不需要兩個應用程序先建立連接。UDP協議不提供差錯恢復,不能提供數據重傳,因此該協議傳輸數據安全性差。
(1)、TCP面向連接(如打電話要先撥號建立連接);UDP是無連接的,即發送數據之前不需要建立連接
(2)、TCP提供可靠的服務。也就是說,通過TCP連接傳送的數據,無差錯,不丟失,不重復,且按序到達;UDP盡最大努力交付,即不保證可靠交付
2、HTTP連接
HTTP協議即超文本傳送協議(Hypertext Transfer Protocol ),是Web聯網的基礎,也是手機聯網常用的協議之一,HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。
HTTP連接最顯著的特點是客戶端發送的每次請求都需要服務器回送響應,在請求結束后,會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。
1)在HTTP 1.0中,客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接,在處理完本次請求后,就自動釋放連接。
2)在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求,並且多個請求可以重疊進行,不需要等待一個請求結束后再發送下一個請求。
由於HTTP在每次請求結束后都會主動釋放連接,因此HTTP連接是一種“短連接”,要保持客戶端程序的在線狀態,需要不斷地向服務器發起連接請求。通常的做法是即時不需要獲得任何數據,客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務器發送一次“保持連接”的請求,服務器在收到該請求后對客戶端進行回復,表明知道客戶端“在線”。若服務器長時間無法收到客戶端的請求,則認為客戶端“下線”,若客戶端長時間無法收到服務器的回復,則認為網絡已經斷開。
3、SOCKET原理
3.1套接字(socket)概念
套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP協議的網絡通信的基本操作單元。它是網絡通信過程中端點的抽象表示,包含進行網絡通信必須的五種信息:連接使用的協議,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。
應用層通過傳輸層進行數據通信時,TCP會遇到同時為多個應用程序進程提供並發服務的問題。多個TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個 TCP協議端口傳輸數據。為了區別不同的應用程序進程和連接,許多計算機操作系統為應用程序與TCP/IP協議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層可以和傳輸層通過Socket接口,區分來自不同應用程序進程或網絡連接的通信,實現數據傳輸的並發服務。
3.2 建立socket連接
建立Socket連接至少需要一對套接字,其中一個運行於客戶端,稱為ClientSocket ,另一個運行於服務器端,稱為ServerSocket 。
套接字之間的連接過程分為三個步驟:服務器監聽,客戶端請求,連接確認。
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,而是處於等待連接的狀態,實時監控網絡狀態,等待客戶端的連接請求。
客戶端請求:指客戶端的套接字提出連接請求,要連接的目標是服務器端的套接字。為此,客戶端的套接字必須首先描述它要連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,然后就向服務器端套接字提出連接請求。
連接確認:當服務器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時,就響應客戶端套接字的請求,建立一個新的線程,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,雙方就正式建立連接。而服務器端套接字繼續處於監聽狀態,繼續接收其他客戶端套接字的連接請求。
4、SOCKET連接與TCP/IP連接
創建Socket連接時,可以指定使用的傳輸層協議,Socket可以支持不同的傳輸層協議(TCP或UDP),當使用TCP協議進行連接時,該Socket連接就是一個TCP連接。
socket則是對TCP/IP協議的封裝和應用(程序員層面上)。也可以說,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協議的關系,網絡有一段比較容易理解的介紹:
“我們在傳輸數據時,可以只使用(傳輸層)TCP/IP協議,但是那樣的話,如 果沒有應用層,便無法識別數據內容,如果想要使傳輸的數據有意義,則必須使用到應用層協議,應用層協議有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也 可以自己定義應用層協議。WEB使用HTTP協議作應用層協議,以封裝HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做傳輸層協議將它發到網絡上。”
我們平時說的最多的socket是什么呢,實際上socket是對TCP/IP協議的封裝,Socket本身並不是協議,而是一個調用接口(API),通過Socket,我們才能使用TCP/IP協議。 實際上,Socket跟TCP/IP協議沒有必然的聯系。Socket
編程接口在設計的時候,就希望也能適應其他的網絡協議。所以說,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,從而形成了我們知道的一些最基本的函數接口,比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。網絡有一段關於socket和TCP/IP協議關系的說法比較容易理解:
“TCP/IP只是一個協議棧,就像操作系統的運行機制一樣,必須要具體實現,同時還要提供對外的操作接口。這個就像操作系統會提供標准的編程接口,比如win32編程接口一樣,TCP/IP也要提供可供程序員做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本身不算是協議,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是對端口通信開發的工具,它要更底層一些.
5、Socket連接與HTTP連接
由於通常情況下Socket連接就是TCP連接,因此Socket連接一旦建立,通信雙方即可開始相互發送數據內容,直到雙方連接斷開。但在實際網絡應用中,客戶端到服務器之間的通信往往需要穿越多個中間節點,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連接而導致 Socket 連接斷連,因此需要通過輪詢告訴網絡,該連接處於活躍狀態。
而HTTP連接使用的是“請求—響應”的方式,不僅在請求時需要先建立連接,而且需要客戶端向服務器發出請求后,服務器端才能回復數據。
很多情況下,需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。此時若雙方建立的是Socket連接,服務器就可以直接將數據傳送給客戶端;若雙方建立的是HTTP連接,則服務器需要等到客戶端發送一次請求后才能將數據傳回給客戶端,因此,客戶端定時向服務器端發送連接請求,不僅可以保持在線,同時也是在“詢問”服務器是否有新的數據,如果有就將數據傳給客戶端。
http協議是應用層的協義
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,提供了網絡通信的能力。 術語TCP/IP代表傳輸控制協議/網際協議,指的是一系列協議。“IP”代表網際協議,TCP和UDP使用該協議從一個網絡傳送數據包到另一個網絡。把
IP想像成一種高速公路,它允許其它協議在上面行駛並找到到其它電腦的出口。
TCP和UDP是高速公路上的“卡車”,它們攜帶的貨物就是像HTTP,文件傳輸協議FTP這樣的協議等。
兩個計算機之間的交流無非是兩個端口之間的數據通信,具體的數據會以什么樣的形式展現`是以不同的應用層協議來定義的`如HTTP`FTP`...
https
HTTPS(全稱:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全為目標的HTTP通道,簡單講是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL層,HTTPS的安全基礎是SSL,因此加密的詳細內容就需要SSL。 它是一個URI scheme(抽象標識符體系),句法類同http:體系。用於安全的HTTP數據傳輸。https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同於HTTP的默認端口及一個加密/身份驗證層(在HTTP與TCP之間)。
https協議需要到ca申請證書,一般免費證書很少,需要交費。http是超文本傳輸協議,信息是明文傳輸,https 則是具有安全性的ssl加密傳輸協議http和https使用的是完全不同的連接方式用的端口也不一樣,前者是80,后者是443。
(3)、TCP面向字節流,實際上是TCP把數據看成一連串無結構的字節流;UDP是面向報文的 UDP沒有擁塞控制,因此網絡出現擁塞不會使源主機的發送速率降低(對實時應用很有用,如IP電話,實時視頻會議等)
(4)、每一條TCP連接只能是點到點的;UDP支持一對一,一對多,多對一和多對多的交互通信
(5)、TCP首部開銷20字節;UDP的首部開銷小,只有8個字節
(6)、TCP的邏輯通信信道是全雙工的可靠信道,UDP則是不可靠信道
TCP,UDP區別
TCP與UDP基本區別
1.基於連接與無連接
2.TCP要求系統資源較多,UDP較少;
3.UDP程序結構較簡單
4.流模式(TCP)與數據報模式(UDP);
5.TCP保證數據正確性,UDP可能丟包
6.TCP保證數據順序,UDP不保證
UDP應用場景:
1.面向數據報方式
2.網絡數據大多為短消息
3.擁有大量Client
4.對數據安全性無特殊要求
5.網絡負擔非常重,但對響應速度要求高
具體編程時的區別
1.socket()的參數不同
2.UDP Server不需要調用listen和accept
3.UDP收發數據用sendto/recvfrom函數
4.TCP:地址信息在connect/accept時確定
5.UDP:在sendto/recvfrom函數中每次均 需指定地址信息
6.UDP:shutdown函數無效
編程區別
通常我們在說到網絡編程時默認是指TCP編程,即用前面提到的socket函數創建一個socket用於TCP通訊,函數參數我們通常填為SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),這表示建立一個socket用於流式網絡通訊。
SOCK_STREAM這種的特點是面向連接的,即每次收發數據之前必須通過connect建立連接,也是雙向的,即任何一方都可以收發數據,協議本身提供了一些保障機制保證它是可靠的、有序的,即每個包按照發送的順序到達接收方。
而SOCK_DGRAM這種是User Datagram Protocol協議的網絡通訊,它是無連接的,不可靠的,因為通訊雙方發送數據后不知道對方是否已經收到數據,是否正常收到數據。任何一方建立一個socket以后就可以用sendto發送數據,也可以用recvfrom接收數據。根本不關心對方是否存在,是否發送了數據。它的特點是通訊速度比較快。大家都知道TCP是要經過三次握手的,而UDP沒有。
基於上述不同,UDP和TCP編程步驟也有些不同,如下:
TCP:
TCP編程的服務器端一般步驟是:
1、創建一個socket,用函數socket();
2、設置socket屬性,用函數setsockopt(); * 可選
3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind();
4、開啟監聽,用函數listen();
5、接收客戶端上來的連接,用函數accept();
6、收發數據,用函數send()和recv(),或者read()和write();
7、關閉網絡連接;
8、關閉監聽;
TCP編程的客戶端一般步驟是:
1、創建一個socket,用函數socket();
2、設置socket屬性,用函數setsockopt();* 可選
3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind();* 可選
4、設置要連接的對方的IP地址和端口等屬性;
5、連接服務器,用函數connect();
6、收發數據,用函數send()和recv(),或者read()和write();
7、關閉網絡連接;
UDP:
與之對應的UDP編程步驟要簡單許多,分別如下:
UDP編程的服務器端一般步驟是:
1、創建一個socket,用函數socket();
2、設置socket屬性,用函數setsockopt();* 可選
3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind();
4、循環接收數據,用函數recvfrom();
5、關閉網絡連接;
UDP編程的客戶端一般步驟是:
1、創建一個socket,用函數socket();
2、設置socket屬性,用函數setsockopt();* 可選
3、綁定IP地址、端口等信息到socket上,用函數bind();* 可選
4、設置對方的IP地址和端口等屬性;
5、發送數據,用函數sendto();
6、關閉網絡連接;
UDP補充:
UDP不提供復雜的控制機制,利用IP提供面向無連接的通信服務。並且它是將應用程序發來的數據在收到的那一刻,立刻按照原樣發送到網絡上的一種機制。即使是出現網絡擁堵的情況下,UDP也無法進行流量控制等避免網絡擁塞的行為。此外,傳輸途中如果出現了丟包,UDO也不負責重發。甚至當出現包的到達順序亂掉時也沒有糾正的功能。如果需要這些細節控制,那么不得不交給由采用UDO的應用程序去處理。換句話說,UDP將部分控制轉移到應用程序去處理,自己卻只提供作為傳輸層協議的最基本功能。UDP有點類似於用戶說什么聽什么的機制,但是需要用戶充分考慮好上層協議類型並制作相應的應用程序。
TCP補充:
TCP充分實現了數據傳輸時各種控制功能,可以進行丟包的重發控制,還可以對次序亂掉的分包進行順序控制。而這些在UDP中都沒有。此外,TCP作為一種面向有連接的協議,只有在確認通信對端存在時才會發送數據,從而可以控制通信流量的浪費。TCP通過檢驗和、序列號、確認應答、重發控制、連接管理以及窗口控制等機制實現可靠性傳輸。
TCP,UDP,HTTP應用場景
Socket實現服務器與客戶端之間的物理連接,並進行數據傳輸。主要有TCP/UDP兩個協議。Socket處於網絡協議的傳輸層。
TCP:傳輸控制協議,面向連接的的協議,穩定可靠。當客戶和服務器彼此交換數據前,必須先在雙方之間建立一個TCP連接,之后才能傳輸數據。 UDP:廣播式數據傳輸,UDP不提供可靠性,它只是把應用程序傳給IP層的數據報發送出去,但是並不能保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸數據報前不用在客戶和服務器之間建立一個連接,且沒有超時重發等機制,故而傳輸速度很快。
優點:1.傳輸數據為字節級,傳輸數據可自定義,數據量小。相應的移動端開發,手機費用低
2.傳輸數據時間短,性能高
3.適合C/S之間信息實時交互
4.可以加密,數據安全性高
缺點: 1.需要對傳輸的數據進行解析,轉化為應用級的數據
2.對開發人員的開發水平要求高
3.相對於Http協議傳輸,增加了開發量
Http請求主要有http協議,基於http協議的soap協議,常見的http數據請求方式有get和post,web服務
優點:1.基於應用級的接口使用方便
2.要求的開發水平不高,容錯性強
缺點: 1.傳輸速度慢,數據包大。
2.如實現實時交互,服務器性能壓力大
3.數據傳輸安全性差