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。

   

四、FTP

     文件传输协议（File Transfer Protocol, FTP）是TCP/IP网络上两台计算机传送文件的协议，FTP是在TCP/IP网络和INTERNET上最早使用的协议之一，它属于网络协议组的应用层。FTP客户机可以给服务器发出命令来下载文件，上载文件，创建或改变服务器上的目录。