TCPIP协议、HTTP协议、SOCKET通讯详解
1、TCP连接
TCP(Transmission Control Protocol) 传输控制协议。TCP是主机对主机层的传输控制协议,提供可靠的连接服务,采⽤三次握确认建⽴⼀个连接。位码即tcp标志位,有6种标⽰:SYN(synchronous建⽴联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送) FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent 紧急)Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)。
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。握⼿完成后,两台主机开始传输数据了。
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)。
实例⼀:
IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: S 3626544836:3626544836
IP 192.168.1.123.7788 > 192.168.1.116.3337: S 1739326486:1739326486 ack 3626544837
IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: ack 1739326487,ack 1
第⼀次握⼿:192.168.1.116发送位码syn=1,随机产⽣seq number=3626544836的数据包到192.168.1.123,192.168.1.123由SYN=1知道192.168.1.116要求建⽴联机;
第⼆次握⼿:192.168.1.123收到请求后要确认联机信息,向192.168.1.116发送ack number=3626544837,syn=1,ack=1,随机产⽣seq=1739326486的包;
第三次握⼿:192.168.1.116收到后检查ack number是否正确,即第⼀次发送的seq number+1,以及
位码ack是否为1,若正确,192.168.1.116会再发送ack number=1739326487,ack=1,192.168.1.123收到后确认seq=seq+1,ack=1则连接建⽴成功。
实例⼆:
TCP的作⽤是流量控制,主要是控制数据流的传输。下⾯以浏览⽹页为例,根据⾃⾝理解来解释⼀下这个过程。(注:第⼆个ack属于代码段ack位)pc浏览服务器⽹页此过程不包括域名查询,只描述TCP与http数据流的变化。
pc与http服务器进⾏三次握⼿来建⽴连接。
1.pc:seq=0 ack=0 syn=1 ack=0 发送给服务器建⽴同步请求。
2.server: seq=0 ack=1 syn=1 ack=1 发送给客户端建⽴同步响应.
3.pc:seq=1 ack=1 syn=0 ack=1 发送给服务器,三次握⼿完成建⽴同步信息成功.
4.pc产⽣http数据消息,向服务器发送get请求.
5.服务器收到请求并发送TCP确认,然后发送http数据信息给客户端的浏览器.
6.客户端收到服务器的http信息,然后发送TCP确认信息给服务器.
7.客户端发送FIN+ACK给服务器,要求结束数据传输.
8.服务器发送TCP确认消息⽤于确认pc的TCP的FIN消息
9.服务器向客户端发送FIN+ACK消息⽤于结束TCP会话.
10.客户端发送确认信息给服务器,整个会话结束.
2、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
tcpip协议pdf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。
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。
3.2 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。
4、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(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。
5、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。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。
6、IP协议
IP是英⽂Internet Protocol(⽹络之间互连的协议)的缩写,中⽂简称为“⽹协”,也就是为计算机⽹络相互连接进⾏通信⽽设计的协议。在因特⽹中,它是能使连接到⽹上的所有计算机⽹络实现相互通信的⼀套规则,规定了计算机在因特⽹上进⾏通信时应当遵守的规则。任何⼚家⽣产的计算机系
统,只要遵守 IP协议就可以与因特⽹互连互通。IP地址具有唯⼀性,根据⽤户性质的不同,可以分为5类。另外,IP还有进⼊防护,知识产权,指针寄存器等含义。
IP协议中还有⼀个⾮常重要的内容,那就是给因特⽹上的每台计算机和其它设备都规定了⼀个唯⼀的地址,叫做“IP 地址”。由于有这种唯⼀的地址,才保证了⽤户在连⽹的计算机上操作时,能够⾼效⽽且⽅便地从千千万万台计算机中选出⾃⼰所需的对象来。
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