http、TCP/IP協議與socket之間的區別(網絡基礎)

通信 SQL 電腦 程序員 養碼場007 2019-04-15

OSI是一個開放性的通信系統互連參考模型,他是一個定義得非常好的協議規範。

OSI模型有7層結構

每層都可以有幾個子層。

OSI的7層從上到下分別是

7 應用層-- HTTP協議

6 表示層

5 會話層

4 傳輸層 -- TCP協議

3 網絡層 -- IP協議

2 數據鏈路層

1 物理層

其中高層(即7、6、5、4層)定義了應用程序的功能

下面3層(即3、2、1層)主要面向通過網絡的端到端的數據流。

各層功能

應用層

與其它計算機進行通訊的一個應用,它是對應應用程序的通信服務的。例如,一個沒有通信功能的字處理程序就不能執行通信的代碼,從事字處理工作的程序員也不關心OSI的第7層。但是,如果添加了一個傳輸文件的選項,那麼字處理器的程序就需要實現OSI的第7層。示例:TELNET,HTTP,FTP,NFS,SMTP等。

表示層

這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如,FTP允許你選擇以二進制或ASCII格式傳輸。如果選擇二進制,那麼發送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASCII格式,發送方將把文本從發送方的字符集轉換成標準的ASCII後發送數據。在接收方將標準的ASCII轉換成接收方計算機的字符集。示例:加密,ASCII等。

會話層

它定義瞭如何開始、控制和結束一個會話,包括對多個雙向消息的控制和管理,以便在只完成連續消息的一部分時可以通知應用,從而使表示層看到的數據是連續的,在某些情況下,如果表示層收到了所有的數據,則用數據代表表示層。示例:RPC,SQL等。

傳輸層

這層的功能包括是否選擇差錯恢復協議還是無差錯恢復協議,及在同一主機上對不同應用的數據流的輸入進行復用,還包括對收到的順序不對的數據包的重新排序功能。示例:TCP,UDP,SPX。

網絡層

這層對端到端的包傳輸進行定義,它定義了能夠標識所有結點的邏輯地址,還定義了路由實現的方式和學習的方式。為了適應最大傳輸單元長度小於包長度的傳輸介質,網絡層還定義瞭如何將一個包分解成更小的包的分段方法。示例:IP,IPX等。

數據鏈路層

它定義了在單個鏈路上如何傳輸數據。這些協議與被討論的各種介質有關。示例:ATM,FDDI等。

物理層

OSI的物理層規範是有關傳輸介質的特性,這些規範通常也參考了其他組織制定的標準。連接頭、幀、幀的使用、電流、編碼及光調製等都屬於各種物理層規範中的內容。物理層常用多個規範完成對所有細節的定義。示例:Rj45,802.3等。

1、TCP/IP連接

手機能夠使用聯網功能是因為手機底層實現了TCP/IP協議,可以使手機終端通過無線網絡建立TCP連接。TCP協議可以對上層網絡提供接口,使上層網絡數據的傳輸建立在“無差別”的網絡之上。

建立起一個TCP連接需要經過“三次握手”:

第一次握手:客戶端發送syn包(syn=j)到服務器,並進入SYN_SEND狀態,等待服務器確認;

第二次握手:服務器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也發送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN_RECV狀態;

第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發送確認包ACK(ack=k+1),此包發送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。

握手過程中傳送的包裡不包含數據,三次握手完畢後,客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下,TCP連接一旦建立,在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前,TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務器和客戶端均可以主動發起斷開TCP連接的請求,斷開過程需要經過“四次握手”(過程就不細寫了,就是服務器和客戶端交互,最終確定斷開).

http、TCP/IP協議與socket之間的區別(網絡基礎)

2、HTTP連接

HTTP協議即超文本傳送協議(Hypertext Transfer Protocol ),是Web聯網的基礎,也是手機聯網常用的協議之一,HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。

HTTP連接最顯著的特點是客戶端發送的每次請求都需要服務器回送響應,在請求結束後,會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。

1)在HTTP 1.0中,客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接,在處理完本次請求後,就自動釋放連接。

2)在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求,並且多個請求可以重疊進行,不需要等待一個請求結束後再發送下一個請求。

由於HTTP在每次請求結束後都會主動釋放連接,因此HTTP連接是一種“短連接”,要保持客戶端程序的在線狀態,需要不斷地向服務器發起連接請求。

通常的做法是即使不需要獲得任何數據,客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務器發送一次“保持連接”的請求,服務器在收到該請求後對客戶端進行回覆,表明知道客戶端“在線”。若服務器長時間無法收到客戶端的請求,則認為客戶端“下線”,若客戶端長時間無法收到服務器的回覆,則認為網絡已經斷開。

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協議的網絡通信的基本操作單元。它是網絡通信過程中端點的抽象表示,包含進行網絡通信必須的五種信息:

連接使用的協議, 本地主機的IP地址,本地進程的協議端口, 遠地主機的IP地址,遠地進程的協議端口。

應用層通過傳輸層進行數據通信時,TCP會遇到同時為多個應用程序進程提供併發服務的問題。多個TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個 TCP協議端口傳輸數據。為了區別不同的應用程序進程和連接,許多計算機操作系統為應用程序與TCP/IP協議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層可以和傳輸層通過Socket接口,區分來自不同應用程序進程或網絡連接的通信,實現數據傳輸的併發服務。

3.2 建立socket連接

建立Socket連接至少需要一對套接字,其中一個運行於客戶端,稱為ClientSocket ,另一個運行於服務器端,稱為ServerSocket 。

套接字之間的連接過程分為三個步驟:服務器監聽,客戶端請求,連接確認。

服務器監聽:服務器端套接字並不定位具體的客戶端套接字,而是處於等待連接的狀態,實時監控網絡狀態,等待客戶端的連接請求。

客戶端請求:指客戶端的套接字提出連接請求,要連接的目標是服務器端的套接字。為此,客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務器的套接字,指出服務器端套接字的地址和端口號,然後就向服務器端套接字提出連接請求。

連接確認:當服務器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時,就響應客戶端套接字的請求,建立一個新的線程,把服務器端套接字的描述發給客戶端,一旦客戶端確認了此描述,雙方就正式建立連接。而服務器端套接字繼續處於監聽狀態,繼續接收其他客戶端套接字的連接請求。

4、SOCKET連接與TCP/IP連接

創建Socket連接時,可以指定使用的傳輸層協議,Socket可以支持不同的傳輸層協議(TCP或UDP),當使用TCP協議進行連接時,該Socket連接就是一個TCP連接。

socket則是對TCP/IP協議的封裝和應用(程序員層面上)。也可以說,TPC/IP協議是傳輸層協議,主要解決數據 如何在網絡中傳輸,而HTTP是應用層協議,主要解決如何包裝數據。關於TCP/IP和HTTP協議的關係,網絡有一段比較容易理解的介紹:

“我們在傳輸數據時,可以只使用(傳輸層)TCP/IP協議,但是那樣的話,如 果沒有應用層,便無法識別數據內容,如果想要使傳輸的數據有意義,則必須使用到應用層協議,應用層協議有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也 可以自己定義應用層協議。WEB使用HTTP協議作應用層協議,以封裝HTTP文本信息,然後使用TCP/IP做傳輸層協議將它發到網絡上。”

我們平時說的最多的socket是什麼呢,實際上socket是對TCP/IP協議的封裝,Socket本身並不是協議,而是一個調用接口(API),通過Socket,我們才能使用TCP/IP協議。 實際上,Socket跟TCP/IP協議沒有必然的聯繫。Socket編程接口在設計的時候,就希望也能適應其他的網絡協議。所以說,Socket的出現 只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已,是對TCP/IP協議的抽象,從而形成了我們知道的一些最基本的函數接口,比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。網絡有一段關於socket和TCP/IP協議關係的說法比較容易理解:

“TCP/IP只是一個協議棧,就像操作系統的運行機制一樣,必須要具體實現,同時還要提供對外的操作接口。這個就像操作系統會提供標準的編程接口,比如win32編程接口一樣,TCP/IP也要提供可供程序員做網絡開發所用的接口,這就是Socket編程接口。”

實際上,傳輸層的TCP是基於網絡層的IP協議的,而應用層的HTTP協議又是基於傳輸層的TCP協議的,而Socket本身不算是協議,就像上面所說,它只是提供了一個針對TCP或者UDP編程的接口。socket是對端口通信開發的工具,它要更底層一些.

5、Socket連接與HTTP連接

由於通常情況下Socket連接就是TCP連接,因此Socket連接一旦建立,通信雙方即可開始相互發送數據內容,直到雙方連接斷開。但在實際網絡應用中,客戶端到服務器之間的通信往往需要穿越多箇中間節點,例如路由器、網關、防火牆等,大部分防火牆默認會關閉長時間處於非活躍狀態的連接而導致 Socket 連接斷連,因此需要通過輪詢告訴網絡,該連接處於活躍狀態。

而HTTP連接使用的是“請求—響應”的方式,不僅在請求時需要先建立連接,而且需要客戶端向服務器發出請求後,服務器端才能回覆數據。

很多情況下,需要服務器端主動向客戶端推送數據,保持客戶端與服務器數據的實時與同步。此時若雙方建立的是Socket連接,服務器就可以直接將數據傳送給客戶端;若雙方建立的是HTTP連接,則服務器需要等到客戶端發送一次請求後才能將數據傳回給客戶端,因此,客戶端定時向服務器端發送連接請求,不僅可以保持在線,同時也是在“詢問”服務器是否有新的數據,如果有就將數據傳給客戶端。

http協議是應用層的協義

有個比較形象的描述:HTTP是轎車,提供了封裝或者顯示數據的具體形式;Socket是發動機,提供了網絡通信的能力。

兩個計算機之間的交流無非是兩個端口之間的數據通信,具體的數據會以什麼樣的形式展現`是以不同的應用層協議來定義的`如HTTP`FTP`...

相關推薦

推薦中...