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[网络] SOCKET, TCP/UDP, HTTP, FTP

yolinfeng
 yolinfeng
发布于 2015/03/12 22:31
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(一)TCP/UDP,SOCKET,HTTP,FTP简析


TCP/IP是个协议组,可分为三个层次:网络层、传输层和应用层:

网络层:IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议

传输层:TCP协议与UDP协议

应用层:FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等协议


HTTP是应用层协议,其传输都是被包装成TCP协议传输。可以用SOCKET实现HTTP。

SOCKET是实现传输层协议的一种编程API,可以是TCP,也可以是UDP。


(二)Socket连接与HTTP连接区别

【Socket】

    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。

【Http】

    HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用,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。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”。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。

【适用情况】

    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。此时若双方建立的是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。

SOCKET原理】

   (1)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TCPIP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。

(2)建立socket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。

(3)SOCKET连接与TCP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(TCPUDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。


(三)TCP 与 UDP 

概念

   TCP --- 传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前,必须先在双方之间建立一个TCP连接,之后才能传输数据。TCP提供超时重发,丢弃重复数据,检验数据,流量控制等功能,保证数据能从一端传到另一端。 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
   UDP --- 用户数据报协议,是一个无连接的简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快

【适用情况】
    TCP发送的包有序号,对方收到包后要给一个反馈,如果超过一定时间还没收到反馈就自动执行超时重发,因此TCP最大的优点是可靠。一般网页(http)、邮件(SMTP)、远程连接(Telnet)、文件(FTP)传送就用TCP
    UDP是面向消息的协议,通信时不需要建立连接,数据的传输自然是不可靠的,UDP一般用于多点通信和实时的数据业务,比如语音广播、视频、QQ、TFTP(简单文件传送)、SNMP(简单网络管理协议)、RTP(实时传送协议)RIP(路由信息协议,如报告股票市场,航空信息)、DNS(域名解释)。注重速度流畅。

【TCP连接的三次握手】

    要了解TCP,一定要知道"三次握手,四次拜拜"所谓的三次握手,就是发送数据前必须建立的连接叫三次握手,握手完了才开始发的,这也就是面向连接的意思。
 [object Object]  [object Object] 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;
 [object Object]  [object Object] 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),  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;
 [object Object]  [object Object] 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  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]  [object Object]和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。
   

(4)FTP

     文件传输协议(File Transfer Protocol, FTP)是TCP/IP网络上两台计算机传送文件的协议,FTP是在TCP/IP网络和INTERNET上最早使用的协议之一,它属于网络协议组的应用层。FTP客户机可以给服务器发出命令来下载文件,上载文件,创建或改变服务器上的目录。

本文转载自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_6dc41baf01012wzf.html

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