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TCP/IP協議與HTTP協議(二)

動向 沒有 代理 serve 相互 基本 而且 網絡連接 正式

TCP/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


1、TCP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”:

  1. 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;

  2. 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;

  3. 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裏不包含數據,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)


2、HTTP連接

2.1 http簡介

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。通常的做法是即時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復,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復,則認為網絡已經斷開。

2.2 建立http連接

客戶端發送一個HTTP請求給服務器,服務器收到了這個HTTP請求,然後返回給服務器HTTP響應,然後服務器的中間件或者說瀏覽器把這些數據渲染成為了網頁,展示在用戶面前。

  1. 首先,客戶端發送一個HTTP請求給服務器,這個請求包括請求頭和請求內容。

    request header:
    (1)請求的方法是POST/GET
    (2)請求的URL,http協議版本
    (3)請求的數據,和編碼方式3是否有cookie和cooies,是否緩存等。
    (4)post/get請求方式的區別是,get把請求內容放在URL後面,但是URL長度有限制。而post是以表單的形式,適合要輸入密碼之類的,因為不在URL中顯示,所以比較安全。

    request body:請求的內容.

  2. 然後,服務器收到了這個HTTP請求,根據請求頭返回給服務器HTTP響應。

    response header:包括了cookies或者sessions,狀態碼及內容大小等

    response body:即響應的內容。

  3. 最後,服務器的中間件或者說瀏覽器把這些數據渲染成為了網頁,展示在用戶面前。

2.3、HTTP協議的一些重要概念

  1. 連接(Connection):一個傳輸層的實際環流,它是建立在兩個相互通訊的應用程序之間。
  2. 消息(Message):HTTP通訊的基本單位,包括一個結構化的八元組序列並通過連接傳輸。
  3. 請求(Request):一個從客戶端到服務器的請求信息包括應用於資源的方法、資源的標識符和協議的版本號
  4. 響應(Response):一個從服務器返回的信息包括HTTP協議的版本號、請求的狀態(例如“成功”或“沒找到”)和文檔的MIME類型。
  5. 資源(Resource):由URI標識的網絡數據對象或服務。
  6. 實體(Entity):數據資源或來自服務資源的回映的一種特殊表示方法,它可能被包圍在一個請求或響應信息中。一個實體包括實體頭信息和實體的本身內容。
  7. 客戶機(Client):一個為發送請求目的而建立連接的應用程序。
  8. 用戶代理(Useragent):初始化一個請求的客戶機。它們是瀏覽器、編輯器或其它用戶工具。
  9. 服務器(Server):一個接受連接並對請求返回信息的應用程序。
  10. 源服務器(Originserver):是一個給定資源可以在其上駐留或被創建的服務器。
  11. 代理(Proxy):一個中間程序,它可以充當一個服務器,也可以充當一個客戶機,為其它客戶機建立請求。請求是通過可能的翻譯在內部或經過傳遞到其它的服務器中。一個代理在發送請求信息之前,必須解釋並且如果可能重寫它。
    代理經常作為通過防火墻的客戶機端的門戶,代理還可以作為一個幫助應用來通過協議處理沒有被用戶代理完成的請求。
  12. 網關(Gateway):一個作為其它服務器中間媒介的服務器。與代理不同的是,網關接受請求就好象對被請求的資源來說它就是源服務器;發出請求的客戶機並沒有意識到它在同網關打交道。
    網關經常作為通過防火墻的服務器端的門戶,網關還可以作為一個協議翻譯器以便存取那些存儲在非HTTP系統中的資源。
  13. 通道(Tunnel):是作為兩個連接中繼的中介程序。一旦激活,通道便被認為不屬於HTTP通訊,盡管通道可能是被一個HTTP請求初始化的。當被中繼的連接兩端關閉時,通道便消失。當一個門戶(Portal)必須存在或中介(Intermediary)不能解釋中繼的通訊時通道被經常使用。
  14. 緩存(Cache):反應信息的局域存儲。

3、SOCKET原理

3.1 套接字(socket)概念

  1. 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。

  2. 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並發服務的問題。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,實現數據傳輸的並發服務。

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。

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。


5、Socket連接與HTTP連接

    1. 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個中間節點,例如路由器、網關、防火墻等,大部分防火墻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。

    2. 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,服務器端才能回復數據。

    3. 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。

TCP/IP協議與HTTP協議(二)