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  • “ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,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”

    Socket  是一套建立在TCP/IP协议上的接口不是一个协议 

    应用层:  HTTP  FTP  SMTP  Web

    传输层:  在两个应用程序之间提供了逻辑而不是物理的通信(TCP  UDP)

              TCP  可靠的  面向连接的服务

              UDP  不可靠的  无连接的服务

    只要底层实现TCP IP协议  都可以用socket进行通信 


    1、TCP和UDP

    1.1 TCP连接

        TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接,使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机,对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

        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;

    (即,发出连接请求数据包 :“我想给你发数据,可以吗?”)


    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;
    (即,发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”)

    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。
    (即,发出一个数据包确认要求同步:“我现在就发,你接着吧!”)


       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)

        TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。记住,较低的网络层会将每个数据包视为一个独立的单元,因此,数据包可以沿完全不同的路径发送,即使它们都是同一消息的组成部分。这种路由与网络层处理分段和重新组装数据包的方式非常相似,只是级别更高而已。

        为确保正确地接收数据,TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认(即 ACK)。如果在某个时限内未收到相应的 ACK,将重新传送数据包。如果网络拥塞,这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是,接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包,并在必要时丢弃它。

    1.2 UDP

        UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接就把数据包发送过去!

       “面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送。这与现在风行的手机短信非常相似:你在发短信的时候,只需要输入对方手机号就OK了。

       

       UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如,我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常,其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,然后对方主机确认收到数据包,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。例如,在默认状态下,一次“ping”操作发送4个数据包(如图2所示)。大家可以看到,发送的数据包数量是4包,收到的也是4包(因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包)。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议,没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程,所以它的通信效果高;但也正因为如此,它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息,因此有时会出现收不到消息的情况。

        UDP不含拥塞控制机制,因此发送进程能够以任意速率往UDP套接字发送数据,尽管不能保证所有数据都到达接收套接字,但是会有相当比列的数据到达。实时应用程序的开发人员往往选择在UDP上运行他们的应用。与TCP类似,UDP也不提供任何延迟保证。

    1.3 TCP和UDP区别

     
     
    TCP
    UDP
    是否连接
    面向连接
    面向非连接
    传输可靠性
    可靠的
    不可靠的
    应用场合
    传输大量的数据
    少量数据
    速度
    TCP协议和UDP协议特性区别总结:
         1.TCP协议面向连接,UDP协议面向非连接           (有无链接)
         2.TCP协议传输速度慢,UDP协议传输速度快         (传输速度)
         3.TCP协议保证数据顺序,UDP协议不保证           (数据的有序性,在IP层时,数据包会变得无序)
         4. TCP协议保证数据正确性,UDP协议可能丢包       (TCP保证数据的可靠性)
         5.TCP协议对系统资源要求多,UDP协议要求少         (TCP和UDP占用的资源)

    1.4 TCP与UDP的选择

        如果比较UDP包和TCP包的结构,很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。与TCP协议相同,UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。一个16位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度,校验码域使其可以进行整体校验。(许多应用只支持UDP,如:多媒体数据流,不产生任何额外的数据,即使知道有破坏的包也不进行重发。) 
        很明显,当数据传输的性能必须让位于数据传输的完整性、可控制性和可靠性时,TCP协议是当然的选择。当强调传输性能而不是传输的完整性时,如:音频和多媒体应用,UDP是最好的选择。在数据传输时间很短,以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下,UDP也是一个好的选择,如:DNS交换。把SNMP建立在UDP上的部分原因是设计者认为当发生网络阻塞时,UDP较低的开销使其有更好的机会去传送管理数据。TCP丰富的功能有时会导致不可预料的性能低下,但是我们相信在不远的将来,TCP可靠的点对点连接将会用于绝大多数的网络应用。

    应    用

    应用层协议

    用来支撑的传输协议

    电子邮件

    SMTP(RFC82)

    TCP

    远程终端访问

    Telenet

    TCP

    WEB

    HTTP

    TCP

    文件传送

    FTP

    TCP

    远程文件服务器

    NFS

    TCP或UDP

    流多媒体

    专属

    UDP或TCP

    因特网电话

    专属

    一般为UDP


    在表中我们看到,电子邮件,远程终端访问,WEB和文件传送都使用TCP协议,这些应用选择TCP的主要原因是在于TCP提供了可靠的数据传输服务,能够保证所有数据最终到达其目的地。我们还看到,因特网电话一般运行在UDP协议上面,一个因特网电话应用的俩端都得以某个最小速率跨越网络发送数据;另外,因特网电话可以容忍数据丢失,从这个俩个条件来看,都适合UDP,不需要可靠的TCP传输服务。

    总的来说,TCP能保证传递全部数据,而UDP不能,且他们都不提供延迟保证。他们不提供延迟保证,并不意味着时间敏感的应用不能运行在现在的因特网上,而是应用是通过一些其他的方法来保证这些需要。

    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

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