Http/TCP/SOCKET

1.TCP连接与HTTP连接的关系

下一篇学习https，这一篇学习Http；

• 在网络分层中，HTTP协议是基于TCP协议的;
• 客户端向服务端发送一个HTTP请求时，需要先与服务端建立TCP连接，也就是经典的三次握手（通常对用- 户来说是很难察觉的），握手成功以后才能进行数据交互;
• HTTP是基于请求响应模式且无状态的协议,1.1之前只支持短连接，也就是请求响应一次以后连接中断，下次请求需要重新进行TCP连接，而1.1之后支持持长连接，即进行一次TCP连接以后，客户端可以发送多次的HTTP请求给服务器端。

2.TCP连接与Socket连接的关系

• Socket是应用层与传输层之间的同一个抽象层，它是一套接口，所以Socket连接可以基于TCP连接，也有可能基于UDP;
• 我们知道，TCP协议是可靠的，UDP协议是不可靠的，那么基于TCP协议的Socket连接同样是可靠的；
• 基于UDP协议的Socket连接是不可靠的，大多数的即时通讯工具都是基于后者实现的。

3.TCP的三次握手和四次分手

TCP建立连接需要经过三次握手，而断开连接需要经过四次分手，那三次握手和四次分手分别做了什么和如何进行的。

第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文段，将SYN位置为1，Sequence Number为x；然后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；
第二次握手：服务器收到客户端的SYN报文段，需要对这个SYN报文段进行确认，设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1)；同时，自己自己还要发送SYN请求信息，将SYN位置为1，Sequence Number为y；服务器端将上述所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，一并发送给客户端，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报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完毕以后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

完成了三次握手，客户端和服务器端就可以开始传送数据。以上就是TCP三次握手的总体介绍。通信结束客户端和服务端就断开连接，需要经过四次分手确认。

第一次分手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；
第二次分手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；
第三次分手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；
第四次分手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。

可以看到一次tcp请求的建立及关闭至少进行7次通信，这还不包过数据的通信，而UDP不需3次握手和4次分手。

4.TCP和UDP的区别

• 1：TCP是面向链接的，虽然说网络的不安全不稳定特性决定了多少次握手都不能保证连接的可靠性，但TCP的三次握手在最低限度上(实际上也很大程度上保证了)保证了连接的可靠性;而UDP不是面向连接的，UDP传送数据前并不与对方建立连接，对接收到的数据也不发送确认信号，发送端不知道数据是否会正确接收，当然也不用重发，所以说UDP是无连接的、不可靠的一种数据传输协议。
• 2：也正由于1所说的特点，使得UDP的开销更小数据传输速率更高，因为不必进行收发数据的确认，所以UDP的实时性更好。知道了TCP和UDP的区别，就不难理解为何采用TCP传输协议的MSN比采用UDP的QQ传输文件慢了，但并不能说QQ的通信是不安全的，因为程序员可以手动对UDP的数据收发进行验证，比如发送方对每个数据包进行编号然后由接收方进行验证啊什么的，即使是这样，UDP因为在底层协议的封装上没有采用类似TCP的“三次握手”而实现了TCP所无法达到的传输效率。

5.Http是什么

• HTTP协议，即超文本传输协议(Hypertext transfer protocol)。是一种详细规定了浏览器和万维网(WWW = World Wide Web)服务器之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据传送协议;
• HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，是一个标准的客户端服务器模型;
• HTTP默认的端口号为tcp 80;
• 浏览网页是HTTP的主要应用，但是这并不代表HTTP就只能应用于网页的浏览。HTTP是一种协议，只要通信的双方都遵守这个协议，HTTP就能有用武之地。比如咱们常用的QQ，迅雷这些软件，都会使用HTTP协议(还包括其他的协议);

6.Http特点

6.1.无连接（TCP短连接）

无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求，服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接，请求响应模式。采用这种方式可以节省传输时间。

Why?
早期这么做的原因是 HTTP 协议产生于互联网，因此服务器需要处理同时面向全世界数十万、上百万客户端的网页访问，但每个客户端（即浏览器）与服务器之间交换数据的间歇性较大（即传输具有突发性、瞬时性），并且网页浏览的联想性、发散性导致两次传送的数据关联性很低，大部分通道实际上会很空闲、无端占用资源。因此 HTTP 的设计者有意利用这种特点将协议设计为请求时建连接、请求完释放连接，以尽快将资源释放出来服务其他客户端。

随着时间的推移，网页变得越来越复杂，里面可能嵌入了很多图片，这时候每次访问图片都需要建立一次 TCP 连接就显得很低效。后来，Keep-Alive 被提出用来解决这效率低的问题。

Keep-Alive 功能使客户端到服务器端的连接持续有效，当出现对服务器的后继请求时，Keep-Alive 功能避免了建立或者重新建立连接。市场上的大部分 Web 服务器，包括 iPlanet、IIS 和 Apache，都支持 HTTP Keep-Alive。对于提供静态内容的网站来说，这个功能通常很有用。但是，对于负担较重的网站来说，这里存在另外一个问题：虽然为客户保留打开的连接有一定的好处，但它同样影响了性能，因为在处理暂停期间，本来可以释放的资源仍旧被占用。当Web服务器和应用服务器在同一台机器上运行时，Keep-Alive 功能对资源利用的影响尤其突出。
这样一来，客户端和服务器之间的 HTTP 连接就会被保持，不会断开（超过 Keep-Alive 规定的时间，意外断电等情况除外），当客户端发送另外一个请求时，就使用这条已经建立的连接。

6.2.无状态

无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力，服务器不知道客户端是什么状态。即我们给服务器发送 HTTP 请求之后，服务器根据请求，会给我们发送数据过来，但是，发送完，不会记录任何信息。

HTTP 是一个无状态协议，这意味着每个请求都是独立的，Keep-Alive 没能改变这个结果。

缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

HTTP 协议这种特性有优点也有缺点，优点在于解放了服务器，每一次请求“点到为止”不会造成不必要连接占用，缺点在于每次请求会传输大量重复的内容信息。

客户端与服务器进行动态交互的 Web 应用程序出现之后，HTTP 无状态的特性严重阻碍了这些应用程序的实现，毕竟交互是需要承前启后的，简单的购物车程序也要知道用户到底在之前选择了什么商品。于是，两种用于保持 HTTP 连接状态的技术就应运而生了，一个是 Cookie，而另一个则是 Session。

Cookie可以保持登录信息到用户下次与服务器的会话，换句话说，下次访问同一网站时，用户会发现不必输入用户名和密码就已经登录了（当然，不排除用户手工删除Cookie）。而还有一些Cookie在用户退出会话的时候就被删除了，这样可以有效保护个人隐私。

Cookies 最典型的应用是判定注册用户是否已经登录网站，用户可能会得到提示，是否在下一次进入此网站时保留用户信息以便简化登录手续，这些都是 Cookies 的功用。另一个重要应用场合是“购物车”之类处理。用户可能会在一段时间内在同一家网站的不同页面中选择不同的商品，这些信息都会写入 Cookies，以便在最后付款时提取信息。

与 Cookie 相对的一个解决方案是 Session，它是通过服务器来保持状态的。

当客户端访问服务器时，服务器根据需求设置 Session，将会话信息保存在服务器上，同时将标示 Session 的 SessionId 传递给客户端浏览器，浏览器将这个 SessionId 保存在内存中，我们称之为无过期时间的 Cookie。浏览器关闭后，这个 Cookie 就会被清掉，它不会存在于用户的 Cookie 临时文件。

以后浏览器每次请求都会额外加上这个参数值，服务器会根据这个 SessionId，就能取得客户端的数据信息。

如果客户端浏览器意外关闭，服务器保存的 Session 数据不是立即释放，此时数据还会存在，只要我们知道那个 SessionId，就可以继续通过请求获得此 Session 的信息，因为此时后台的 Session 还存在，当然我们可以设置一个 Session 超时时间，一旦超过规定时间没有客户端请求时，服务器就会清除对应 SessionId 的 Session 信息。

7.Http中的俩种请求类型

7.1.http Get

• 第一部分：请求行，用来说明请求类型,要访问的资源以及所使用的HTTP版本.
  GET说明请求类型为GET,[/562f25980001b1b106000338.jpg]为要访问的资源，该行的最后一部分说明使用的是HTTP1.1版本;
• 第二部分：请求头部，紧接着请求行（即第一行）之后的部分，用来说明服务器要使用的附加信息;
  从第二行起为请求头部，HOST将指出请求的目的地.User-Agent,服务器端和客户端脚本都能访问它,它是浏览器类型检测逻辑的重要基础.该信息由你的浏览器来定义,并且在每个请求中自动发送等等;
• 第三部分：空行，请求头部后面的空行是必须的;
  即使第四部分的请求数据为空，也必须有空行;
• 第四部分：请求数据也叫主体，可以添加任意的其他数据;
  这个例子的请求数据为空;

7.2.http Post

• 第一部分：请求行，第一行明了是post请求，以及http1.1版本；
• 第二部分：请求头部，第二行至第六行；
• 第三部分：空行，第七行的空行；
• 第四部分：请求数据，第八行；

7.3.Http Response

一般情况下，服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。
HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

第一部分：
状态行，由HTTP协议版本号， 状态码， 状态消息 三部分组成。

第一行为状态行，（HTTP/1.1）表明HTTP版本为1.1版本，状态码为200，状态消息为（ok）

第二部分：
消息报头，用来说明客户端要使用的一些附加信息

第二行和第三行和第四行为消息报头，
Date:生成响应的日期和时间；Content-Type:指定了MIME类型的HTML(text/html),编码类型是ISO-8859-1

第三部分：空行，消息报头后面的空行是必须的。

第四部分：响应正文，服务器返回给客户端的文本信息。

空行后面的html部分为响应正文。

8.HTTP连接与Socket连接

• HTTP 1.1之前是短连接，基于TCP协议的Socket连接是长连接，虽然HTTP1.1开始支持长连接，但不像Socket连接一旦建立，除非一方主动断开，否则连接状态一直保持。
• 基于TCP的Socket可能是短连接，也可能是长连接，长连接可能需要通过心跳等一些手段来维持，各自有不同的应用场景。而不是简单的"基于TCP协议的Socket连接是长连接"。后在网上查找了相关资料，有这么一句："在TCP连接保持期间，如果没有数据包发送，定时发送数据包(心跳)，以维持连接状态。
• 用HTTP：双方不需要时刻保持连接，客户端只是通过一个个HTTP请求来获取服务器的特定资源。如通过get/post请求获取网页、图片、JSON或者XML数据，还有常用的文件上传、小文件下载等。用Socket：大部分即时通讯应用（知乎上说QQ有部分功能是基于TCP，因为TCP每次都需要三次握手，虽然可靠但是网络不好的时候就惨了）、聊天室（基于UDP+消息广播的方式）、大文件传输等。

9.Thanks

【HTTP协议】—HTTP协议详解
懵逼的HTTP、Socket与TCP
一篇搞懂TCP、HTTP、Socket、Socket连接池