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TCP/UDP,SOCKET,HTTP,FTP協議簡析

(一)TCP/UDP,SOCKET,HTTP,FTP簡析

TCP/IP是個協議組,可分為三個層次:網路層、傳輸層和應用層:

網路層:IP協議、ICMP協議、ARP協議、RARP協議和BOOTP協議

傳輸層:TCP協議與UDP協議

應用層:FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等協議

HTTP是應用層協議,其傳輸都是被包裝成TCP協議傳輸。可以用SOCKET實現HTTP。

SOCKET是實現傳輸層協議的一種程式設計API,可以是TCP,也可以是UDP。

(二)Socket連線與HTTP連線區別

【Socket】

    由於通常情況下Socket連線就是TCP連線,因此Socket連線一旦建立,通訊雙方即可開始相互發送資料內容,直到雙方連線斷開。但在實際網路應用中,客戶端到伺服器之間的通訊往往需要穿越多箇中間節點,例如路由器、閘道器、防火牆等,大部分防火牆預設會關閉長時間處於非活躍狀態的連線而導致 Socket 連線斷連,因此需要通過輪詢告訴網路,該連線處於活躍狀態。

【Http】

    HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用,HTTP連線使用的是“請求—響應”的方式,不僅在請求時需要先建立連線,而且需要客戶端向伺服器發出請求後,伺服器端才能回覆資料。在請求結束後,會主動釋放連線。從建立連線到關閉連線的過程稱為“一次連線”。由於HTTP在每次請求結束後都會主動釋放連線,因此HTTP連線是一種“短連線”,要保持客戶端程式的線上狀態,需要不斷地向伺服器發起連線請求。通常的做法是即時不需要獲得任何資料,客戶端也保持每隔一段固定的時間向伺服器傳送一次“保持連線”的請求,伺服器在收到該請求後對客戶端進行回覆,表明知道客戶端“線上”。若伺服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伺服器的回覆,則認為網路已經斷開。

【適用情況】

    很多情況下,需要伺服器端主動向客戶端推送資料,保持客戶端與伺服器資料的實時與同步。此時若雙方建立的是Socket連線,伺服器就可以直接將資料傳送給客戶端

    若雙方建立的是HTTP連線,則伺服器需要等到客戶端傳送一次請求後才能將資料傳回給客戶端,因此,客戶端定時向伺服器端傳送連線請求,不僅可以保持線上,同時也是在“詢問”伺服器是否有新的資料,如果有就將資料傳給客戶端。

SOCKET原理】

   (1)套接字(socket)概念:

套接字(socket)是通訊的基石,是支援TCP/IP協議的網路通訊的基本操作單元。它是網路通訊過程中端點的抽象表示,包含進行網路通訊必須的五種資訊:連線使用的協議,本地主機的

IP地址,本地程序的協議埠,遠地主機的IP地址,遠地程序的協議埠。

應用層通過傳輸層進行資料通訊時,TCP會遇到同時為多個應用程式程序提供併發服務的問題。多個TCP連線或多個應用程式程序可能需要通過同一個 TCP協議埠傳輸資料。為了區別不同的應用程式程序和連線,許多計算機作業系統為應用程式與TCPIP協議互動提供了套接字(Socket)介面。應用層可以和傳輸層通過Socket介面,區分來自不同應用程式程序或網路連線的通訊,實現資料傳輸的併發服務。

(2)建立socket接:

建立Socket連線至少需要一對套接字,其中一個運行於客戶端,稱為ClientSocket ,另一個運行於伺服器端,稱為ServerSocket 

套接字之間的連線過程分為三個步驟:伺服器監聽,客戶端請求,連線確認。

伺服器監聽:伺服器端套接字並不定位具體的客戶端套接字,而是處於等待連線的狀態,實時監控網路狀態,等待客戶端的連線請求 

客戶端請求:指客戶端的套接字提出連線請求,要連線的目標是伺服器端的套接字。為此,客戶端的套接字必須首先描述它要連線的伺服器的套接字,指出伺服器端套接字的地址和埠號,然後就向伺服器端套接字提出連線請求。

連線確認:當伺服器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連線請求時,就響應客戶端套接字的請求,建立一個新的執行緒,把伺服器端套接字的描述發給客戶端,一旦客戶端確認了此描述,雙方就正式建立連線。而伺服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線請求。

(3)SOCKET連線與TCP連線

建立Socket連線時,可以指定使用的傳輸層協議,Socket可以支援不同的傳輸層協議(TCPUDP),當使用TCP協議進行連線時,該Socket連線就是一個TCP連線。

(三)TCP 與 UDP 

概念

   TCP --- 傳輸控制協議,提供的是面向連線、可靠的位元組流服務。當客戶和伺服器彼此交換資料前,必須先在雙方之間建立一個TCP連線,之後才能傳輸資料。TCP提供超時重發,丟棄重複資料,檢驗資料,流量控制等功能,保證資料能從一端傳到另一端。 理想狀態下,TCP連線一旦建立,在通訊雙方中的任何一方主動關閉連線前,TCP 連線都將被一直保持下去。斷開連線時伺服器和客戶端均可以主動發起斷開TCP連線的請求
   UDP --- 使用者資料報協議,是一個無連線的簡單的面向資料報的運輸層協議。UDP不提供可靠性,它只是把應用程式傳給IP層的資料報傳送出去,但是並不能保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸資料報前不用在客戶和伺服器之間建立一個連線,且沒有超時重發等機制,故而傳輸速度很快 
適用情況
    TCP傳送的包有序號,對方收到包後要給一個反饋,如果超過一定時間還沒收到反饋就自動執行超時重發,因此TCP最大的優點是可靠。一般網頁(http)、郵件(SMTP)、遠端連線(Telnet)、檔案(FTP)傳送就用TCP 
    UDP是面向訊息的協議,通訊時不需要建立連線,資料的傳輸自然是不可靠的,UDP一般用於多點通訊和實時的資料業務,比如語音廣播、視訊、QQ、TFTP(簡單檔案傳送)、SNMP(簡單網路管理協議)、RTP(實時傳送協議)RIP(路由資訊協議,如報告股票市場,航空資訊)、DNS(域名解釋)。注重速度流暢。 
【TCP連線的三次握手】
    要了解TCP,一定要知道"三次握手,四次拜拜"所謂的三次握手,就是傳送資料前必須建立的連線叫三次握手,握手完了才開始發的,這也就是面向連線的意思。 
    第一次握手:客戶端傳送syn包(syn=j)到伺服器,並進入SYN_SEND狀態,等待伺服器確認;     第二次握手:伺服器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也傳送一個SYN包(syn=k),                即SYN+ACK包,此時伺服器進入SYN_RECV狀態;     第三次握手:客戶端收到伺服器的SYN+ACK包,向伺服器傳送確認包ACK(ack=k+1),此包傳送完畢,客戶端                和伺服器進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。

(4)FTP

     檔案傳輸協議(File Transfer Protocol, FTP)是TCP/IP網路上兩臺計算機傳送檔案的協議,FTP是在TCP/IP網路和INTERNET上最早使用的協議之一,它屬於網路協議組的應用層。FTP客戶機可以給伺服器發出命令來下載檔案,上載檔案,建立或改變伺服器上的目錄。

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