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。