socket,tcp,http三者之间的原理和区别

简介: socket,tcp,http三者之间的原理和区别

socket,tcp,http三者之间的区别和原理
http、TCP/IP协议与socket之间的区别

下面的图表试图显示不同的TCP/IP和其他的协议在最初OSI模型中的位置:

7    应用层    例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP

6    表示层    例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP

5    会话层    例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets

4    传输层    例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL

3    网络层    例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25

2    数据链路层    例如以太网、令牌环、HDLC、帧中继、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP

1    物理层    例如线路、无线电、光纤、信鸽


1、TCP/IP连接

手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。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).


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/IP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。


socket则是对TCP/IP协议的封装和应用(程序员层面上)。也可以说,TPC/IP协议是传输层协议,主要解决数据 如何在网络中传输,而HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。关于TCP/IP和HTTP协议的关系,网络有一段比较容易理解的介绍:


“我们在传输数据时,可以只使用(传输层)TCP/IP协议,但是那样的话,如

果没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用到应用层协议,应用层协议有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也

可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”


我们平时说的最多的socket是什么呢,实际上socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口

(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。 实际上,Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接

口在设计的时候,就希望也能适应其他的网络协议。所以说,Socket的出现

只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已,是对TCP/IP协议的抽象,从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口,比如create、

listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理

解:


“TCP/IP只是一个协议栈,就像操作系统的运行机制一样,必须要具体实现,同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口,比如win32编程接口一样,TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口。”


实际上,传输层的TCP是基于网络层的IP协议的,而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的,而Socket本身不算是协议,就像上面所说,它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。socket是对端口通信开发的工具,它要更底层一些.


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。


http协议是应用层的协义


有个比较形象的描述:HTTP是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机,提供了网络通信的能力。


两个计算机之间的交流无非是两个端口之间的数据通信,具体的数据会以什么样的形式展现是以不同的应用层协议来定义的`如HTTP`FTP`...

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