HTTP—TCP/IP—SOCKET理解及浅析-优快云博客

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本文详细探讨了HTTP、TCP/IP和Socket的关系及其各自的特点。从一个完整的HTTP请求过程开始，介绍了网络参考模型（OSI和TCP/IP），接着分析了HTTP与TCP/IP协议的层次关系，讲解了TCP/IP协议的数据结构和交互流程，以及TCP与UDP的差异。文章还提到了基于TCP和UDP的C/S端实现，并分享了Linux下Socket编程的基础知识，为C/C++ Linux后端开发者提供了网络底层原理的学习资源。

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一个完整的HTTP请求的过程

此举例为抛砖引玉，引导大家进入思考状态。

当你按输入www.baidu.com ，浏览器接收到这个消息之后，浏览器根据自己的算法识别出你要访问的URL,为您展示出来搜索页面和广告，那么这些经历了哪些过程呢？

大致过程如下：

（1）浏览器查询 DNS，获取域名对应的IP地址；具体过程包括浏览器搜索自身的DNS缓存、搜索操作系统的DNS缓存、读取本地的Host文件和向本地DNS服务器进行查询等。
（2）浏览器获得域名对应的IP地址以后，浏览器向服务器请求建立链接，发起三次握手；
（3）TCP/IP链接建立起来后，浏览器向服务器发送HTTP请求；
（4）服务器接收到这个请求，并根据路径参数映射到特定的请求处理器进行处理，并将处理结果及相应的视图返回给浏览器；
（5）浏览器解析并渲染视图，若遇到对js文件、css文件及图片等静态资源的引用，则重复上述步骤并向服务器请求这些资源；
（6）浏览器根据其请求到的资源、数据渲染页面，最终向用户呈现一个完整的页面。

下面，我们从底到上来一层层理解这个问题。

网络参考模型

开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写：OSI；简称为OSI模型）是一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。定义于ISO/IEC 7498-1。（摘自维基百科）

7	应用层 application layer	例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP、TLS
6	表示层 presentation layer	例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
5	会话层 session layer	例如ASAP、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、IGMP、Winsock、BSD sockets
4	传输层 transport layer	例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
3	网络层 network layer	例如IP、ICMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、X.25
2	数据链路层 data link layer	例如以太网、令牌环、HDLC、帧中继、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
1	物理层 physical layer	例如线路、无线电、光纤

通常人们认为OSI模型的最上面三层（应用层、表示层和会话层）在TCP/IP组中是一个应用层。

由于TCP/IP有一个相对较弱的会话层，由TCP和RTP下的打开和关闭连接组成，并且在TCP和UDP下的各种应用提供不同的端口号，这些功能能够被单个的应用程序（或者那些应用程序所使用的库）增加。与此相似的是，IP是按照将它下面的网络当作一个黑盒子的思想设计的，这样在讨论TCP/IP的时候就可以把它当作一个独立的层。

TCP/IP 参考模型

4	应用层 application layer	例如HTTP、FTP、DNS （如BGP和RIP这样的路由协议，尽管由于各种各样的原因它们分别运行在TCP和UDP上，仍然可以将它们看作网络层的一部分）
3	传输层 transport layer	例如TCP、UDP、RTP、SCTP （如OSPF这样的路由协议，尽管运行在IP上也可以看作是网络层的一部分）
2	网络互连层 internet layer	对于TCP/IP来说这是因特网协议（IP）（如ICMP和IGMP这样的必须协议尽管运行在IP上，也仍然可以看作是网络互连层的一部分；ARP不运行在IP上）
1	网络访问(链接)层 Network Access(link) layer	例如以太网、Wi-Fi、MPLS等。

下面一张图更有助于你的理解

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HTTP 协议与 TCP/IP 协议

**HTTP 是 TCP/IP 参考模型中应用层的其中一种实现。**HTTP 协议的网络层基于 IP 协议，传输层基于 TCP 协议：HTTP 协议是基于 TCP/IP 协议的应用层协议。

TCP/IP 协议需要向程序员提供可编程的 API，该 API 就是 Socket，它是对 TCP/IP 协议的一个重要的实现，几乎所有的计算机系统都提供了对 TCP/IP 协议族的 Socket 实现。

Socket是进程通讯的一种方式，即调用这个网络库的一些API函数实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换。

流格式套接字（SOCK_STREAM）流格式套接字（Stream Sockets）也叫“面向连接的套接字”，它基于 TCP 协议，在代码中使用 SOCK_STREAM 表示。
数据报格式套接字（SOCK_DGRAM）数据报格式套接字（Datagram Sockets）也叫“无连接的套接字”，基于 UDP 协议，在代码中使用 SOCK_DGRAM 表示。 TCP与UDP 协议区别与优劣势 TCP 是面向连接的传输协议，建立连接时要经过三次握手，断开连接时要经过四次握手，中间传输数据时也要回复 ACK 包确认，多种机制保证了数据能够正