socket通訊原理以及tcp、ip三次握手機(jī)制

TCP和UDP,前者可以保證數(shù)據(jù)的正確和可靠性,后者則允許數(shù)據(jù)丟失。在建立連接前,必須知道對(duì)方的IP地址和端口號(hào)。

1。一個(gè)指定的端口號(hào)不能被多個(gè)程序共用。

2。很多防火墻只允許特定目標(biāo)端口的數(shù)據(jù)包通過。

3。服務(wù)程序在listen某個(gè)端口并accept某個(gè)連接請(qǐng)求后,會(huì)生成一個(gè)新的socket來對(duì)該請(qǐng)求進(jìn)行處理。

TCP和UDP同屬于傳輸層,共同架設(shè)在IP層(網(wǎng)絡(luò)層)之上。而IP層主要負(fù)責(zé)的是在節(jié)點(diǎn)之間(End to End)的數(shù)據(jù)包傳送,這里的節(jié)點(diǎn)是一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,比如計(jì)算機(jī)。因?yàn)镮P層只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)送到節(jié)點(diǎn),而不能區(qū)分上面的不同應(yīng)用,所以TCP和UDP協(xié)議在其基礎(chǔ)上加入了端口的信息,端口于是標(biāo)識(shí)的是一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)應(yīng)用。除了增加端口信息,UPD協(xié)議基本就沒有對(duì)IP層的數(shù)據(jù)進(jìn)行任何的處理了。而TCP協(xié)議還加入了更加復(fù)雜的傳輸控制,比如滑動(dòng)的數(shù)據(jù)發(fā)送窗口(Slice Window),以及接收確認(rèn)和重發(fā)機(jī)制,以達(dá)到數(shù)據(jù)的可靠傳送。不管應(yīng)用層看到的是怎樣一個(gè)穩(wěn)定的TCP數(shù)據(jù)流,下面?zhèn)魉偷亩际且粋€(gè)個(gè)的IP數(shù)據(jù)包,需要由TCP協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)重組。

TCP/IP只是一個(gè)協(xié)議棧,就像操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制一樣,必須要具體實(shí)現(xiàn),同時(shí)還要提供對(duì)外的操作接口。就像操作系統(tǒng)會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)的編程接口,比如Win32編程接口一樣,TCP/IP也必須對(duì)外提供編程接口,這就是Socket編程接口--原來是這么回事啊!

明白socket只是對(duì)TCP/IP協(xié)議棧操作的抽象,而不是簡(jiǎn)單的映射關(guān)系,這很重要!

1、TCP連接

手機(jī)能夠使用聯(lián)網(wǎng)功能是因?yàn)槭謾C(jī)底層實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議,可以使手機(jī)終端通過無線網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接。TCP協(xié)議可以對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)提供接口,使上層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸建立在“無差別”的網(wǎng)絡(luò)之上。

建立起一個(gè)TCP連接需要經(jīng)過“三次握手”:

第一次握手:客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器,并進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài),等待服務(wù)器確認(rèn);

第二次握手:服務(wù)器收到syn包,必須確認(rèn)客戶的SYN(ack=j+1),同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài);

第三次握手:客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包,向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1),此包發(fā)送完畢,客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài),完成三次握手。

握手過程中傳送的包里不包含數(shù)據(jù),三次握手完畢后,客戶端與服務(wù)器才正式開始傳送數(shù)據(jù)。理想狀態(tài)下,TCP連接一旦建立,在通信雙方中的任何一方主動(dòng)關(guān)閉連接之前,TCP連接都將被一直保持下去。斷開連接時(shí)服務(wù)器和客戶端均可以主動(dòng)發(fā)起斷開TCP連接的請(qǐng)求,斷開過程需要經(jīng)過“四次握手”

2、HTTP連接

HTTP協(xié)議即超文本傳送協(xié)議(Hypertext Transfer Protocol ),是Web聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),也是手機(jī)聯(lián)網(wǎng)常用的協(xié)議之一,HTTP協(xié)議是建立在TCP協(xié)議之上的一種應(yīng)用。

HTTP連接最顯著的特點(diǎn)是客戶端發(fā)送的每次請(qǐng)求都需要服務(wù)器回送響應(yīng),在請(qǐng)求結(jié)束后,會(huì)主動(dòng)釋放連接。從建立連接到關(guān)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(qǐng)求都要求建立一次單獨(dú)的連接,在處理完本次請(qǐng)求后,就自動(dòng)釋放連接。

2)在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個(gè)請(qǐng)求,并且多個(gè)請(qǐng)求可以重疊進(jìn)行,不需要等待一個(gè)請(qǐng)求結(jié)束后再發(fā)送下一個(gè)請(qǐng)求。

由于HTTP在每次請(qǐng)求結(jié)束后都會(huì)主動(dòng)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(tài),需要不斷地向服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求。通常的做法是即時(shí)不需要獲得任何數(shù)據(jù),客戶端也保持每隔一段固定的時(shí)間向服務(wù)器發(fā)送一次“保持連接”的請(qǐng)求,服務(wù)器在收到該請(qǐng)求后對(duì)客戶端進(jìn)行回復(fù),表明知道客戶端“在線”。若服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間無法收到客戶端的請(qǐng)求,則認(rèn)為客戶端“下線”,若客戶端長(zhǎng)時(shí)間無法收到服務(wù)器的回復(fù),則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)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(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。它是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點(diǎn)的抽象表示,包含進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信必須的五種信息:連接使用的協(xié)議,本地主機(jī)的IP地址,本地進(jìn)程的協(xié)議端口,遠(yuǎn)地主機(jī)的IP地址,遠(yuǎn)地進(jìn)程的協(xié)議端口。

應(yīng)用層通過傳輸層進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí),TCP會(huì)遇到同時(shí)為多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程提供并發(fā)服務(wù)的問題。多個(gè)TCP連接或多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程可能需要通過同一個(gè)TCP協(xié)議端口傳輸數(shù)據(jù)。為了區(qū)別不同的應(yīng)用程序進(jìn)程和連接,許多計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序與TCP/IP協(xié)議交互提供了套接字(Socket)接口。應(yīng)用層可以和傳輸層通過Socket接口,區(qū)分來自不同應(yīng)用程序進(jìn)程或網(wǎng)絡(luò)連接的通信,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務(wù)

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