SOCKET、TCP/IP、UDP、HTTP、FTP总结

一、TCP/UDP,SOCKET,HTTP,FTP简析

TCP/IP是个协议组(主要解决数据如何在网络中传输)，可分为三个层次：网络层、传输层和应用层：

网络层：IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议

传输层：TCP协议与UDP协议

应用层：FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等协议

HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据，其传输都是被包装成TCP协议传输。可以用SOCKET实现HTTP。

SOCKET是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议,而是实现传输层协议的一种编程API，可以是TCP，也可以是UDP。

二、Socket连接与HTTP连接区别

１、【Socket】

    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。理论上客户端和服务器端一旦建立起连接将不会主动断掉；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、防火墙等各种环境因素可能会使连接断开，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（用于释放资源），因此需要通过轮询告诉网络（发送心跳消息），该连接处于活跃状态。

2、【Http】

   HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用，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。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”。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”（即客户端向服务器端发送一次请求，服务器端响应后连接即会断掉），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.(目前基于http协议传输的主要有http协议和基于http协议的Soap协议（web service）,常见的方式是 http 的post 和get 请求，web 服务)

HTTP协议是建立在请求/响应模型上的。首先由客户建立一条与服务器的TCP链接，并发送一个请求到服务器，请求中包含请求方法、URI、协议版本以及相关的MIME样式的消息。服务器响应一个状态行，包含消息的协议版本、一个成功和失败码以及相关的MIME式样的消息。

3、【适用情况】

    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；

基于Socket传输的特点:Socket 传输方式适合于对传输速度，安全性，实时交互，费用等要求高的应用中，如网络游戏，手机应用，银行内部交互等

    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。

基于http协议传输的特点：基于http协议传输方式适合于对传输速度，安全性要求不是很高，且需要快速开发的应用。如公司OA系统，互联网服务等。

4、【SOCKET原理】

   （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。

（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。

（3）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、【传输特点】

1） Socket 传输的特点：

  a )优点:传输数据为字节级，传输数据可自定义，数据量小（对于手机应用讲：费用低）

     i) 传输数据时间短，性能高

     ii)适合于客户端和服务器端之间信息实时交互

     iii)可以加密,数据安全性强

  b )缺点：

    i)需对传输的数据进行解析，转化成应用级的数据

    ii)对开发人员的开发水平要求高

    iii)相对于Http协议传输，增加了开发量

2）http协议的传输特点

   a)优点

    i)基于应用级的接口使用方便

    ii)程序员开发水平要求不高，容错性强

  b) 缺点：

    i)传输速度慢，数据包大（Http协议中包含辅助应用信息）

    ii)如实时交互，服务器性能压力大。

    iii)数据传输安全性差

三、TCP 与 UDP

1、【概念】

  TCP --- 传输控制协议,提供的是面向连接、给用户进程提供可靠的全双工的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。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

  UDP --- 用户数据报协议，是一个无连接的简单的面向数据报的运输层协议（即广播式数据传输，不进行数据验证,不是面向连接的协议）。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快

2、【适用情况】

   TCP发送的包有序号，对方收到包后要给一个反馈，如果超过一定时间还没收到反馈就自动执行超时重发，因此TCP最大的优点是可靠。一般网页（http）、邮件（SMTP)、远程连接(Telnet)、文件(FTP)传送就用TCP

   UDP是面向消息的协议，通信时不需要建立连接，数据的传输自然是不可靠的，UDP一般用于多点通信和实时的数据业务，比如语音广播、视频、QQ、TFTP(简单文件传送）、SNMP（简单网络管理协议）、RTP（实时传送协议）RIP（路由信息协议，如报告股票市场，航空信息）、DNS(域名解释）。注重速度流畅。

3、【TCP连接的三次握手】

    要了解TCP，一定要知道"三次握手，四次拜拜"所谓的三次握手，就是发送数据前必须建立的连接叫三次握手，握手完了才开始发的，这也就是面向连接的意思。

    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；

    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；

         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。 完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据.

四、FTP

FTP工作在TCP/IP模型的应用层，基于的传输协议是TCP，FTP客户端和服务器之间的连接是可靠的，面向连接的，为数据的传输提供了可靠的保证。

FTP的主要特征：

1.控制连接是建立在客户协议解释器和服务器协议解释器之间用于交换命令与应答的通信链路。

2.数据连接是传输数据的全双工连接。传输数据可以发生在服务器数据传输过程DTP和客户DTP之间，也可以发生在两个服务器的DTP之间。

 

文件类型：

1.ASCII码文件类型（默认选择），以NVTASCII码形式通过数据连接传输；

2.EBCDIC文件类型。该文本文件传输方式要求两端都是EBCDIC系统；

3.图像文件类型（也成为二进制文件类型），数据发送形式呈现为一个连续的比特流。