网络层、传输层、应用层、端口通信协议编程接口 - http,socket,tcp/ip 网络传输与通讯知识总结

   引:

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

 

   什么是TCP和UDP,以及二者区别是什么? 
TCP的全称为传输控制协议。这种协议可以提供面向连接的、可靠的、点到点的通信。 
UDP全称为用户数据报协议,它可以提供非连接的不可靠的点到多点的通信。 
使用TCP还是UDP,那要看你的程序注重哪一个方面,可靠(tcp)还是快速(udp)。 


TCP/IP 建立连接的过程 

  手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。 
   TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。 

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”: 


第一次握手:客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认; 
第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态; 
第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。 


所谓的三次握手就是要有三次连接信息的发送/接收过程。TCP连接的建立需要进行三次连接信息的发送/接收。 

握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。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“四次握手”(过程就不细写了,就是服务器和客户端交互,最终确定断开). 


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。 


SOCKET原理 

在iphone的平台下,要进行socket开发有开源的库Asyncsocket,官方的CFSocket,还有BSD的socket。 

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。 

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。 

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。 

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/IP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。 

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。 

HTTP协议是应用层的协义 

一个是发动机(Socket),提供了网络通信的能力 
一个是轿车(Http),提供了具体的方式 

两个计算机之间的交流无非是两个端口之间的数据通信,具体的数据会以什么样的形式展现,是以不同的应用层协议来定义的,如:HTTP,FTP,... 

SOCKET是对端口通信开发的工具,它要更底层一些 。 

SOCKET与HTTP的区别与联系 

1.简单的说HTTP一般为单向的,如你像服务器发起一个请求,服务器就会返给你需要的,而socket使双向的,即一方(如客户端)有改变就会通知另一方 (如服务器)要求保持一致,当这一方(服务器)发生改变会通知另一方(客户端)要保持数据一致。   一般情况下程序要保持实时性(如及时通讯,股票软件等)的话用socket比较好,   要是普通对实时行要求不高的,就用http就够了,取之有点用于你的程序,根据你的情况而定。 

2.“我们在传输数据时,可以只使用(传输层)TCP/IP协议,但是那样的话,如果没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用到 应用层协议,应用层协议有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议,以封装HTTP  文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。” 

   而我们平时说的最多的socket是什么呢,实际上socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API), 通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。实际上,Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接口在设计的时候,就希望也 能适应其他的网络协议。所以说,Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已,是对TCP/IP协议的抽象,从而形成了我们知道 的一些最基本的函数接口,比如create、  listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理 解: 

  “TCP/IP只是一个协议栈,就像操作系统的运行机制一样,必须要具体实现,同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口,比如win32编程接口一样,TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口。” 

  CSDN上有个比较形象的描述:HTTP是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机,提供了网络通信的能力。 

  实际上,传输层的TCP是基于网络层的IP协议的,而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的,而Socket本身不算是协议,就像上面所说,它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。 



 

 

 

posted @ 2016-07-28 15:02  小肖程序  阅读(6537)  评论(2编辑  收藏  举报