Socket,TCP,UDP,HTTP基本通信原理和OC版本Demo

非常通俗的例子->寄快递

• TCP和UDP是传输方式—> 例如空运，轮渡，陆运
• HTTP,XMPP则是数据传输格式协议 –> 寄送的东西（吃的，用的，玩的。。。）
• socket理解为传输层和应用层之前的抽象对象，通过对TCP/IP传世方式的封装，调用其封装好的方法就可实现通信，但是必须知道双方的IP,端口和协议–>就好比知道双方的寄件地址

什么是Socket？

TCP、UDP，HTTP 底层通信都是通过 socket 套接字实现
网络上不同的计算机，也可以通信，那么就得使用网络套接字（socket）。
socket就是在不同计算机之间进行通信的一个抽象。
他工作于TCP/IP协议中应用层和传输层之间的一个抽象



总结如下：
1.Socket 是对 TCP/IP 协议族的一种封装，是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层。从设计模式的角度看来，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。


2.Socket 还可以认为是一种网络间不同计算机上的进程通信的一种方法，利用三元组（ip地址(主机)，协议（传输方式），端口（主机上的进程标志））就可以唯一标识网络中的进程，网络中的进程通信可以利用这个标志与其它进程进行交互。


3.socket保证了不同计算机之间的通信，也就是网络通信。对于网站，通信模型是客户端服务器之间的通信。
两个端都建立一个socket对象，然后通过socket对象对数据进行传输。通常服务器处于一个无线循环，等待客户端连接

通俗的理解：
Socket的英文原义是“孔”或“插座”,Socket通常也称作”套接字”,用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电， 有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket
应用程序通常通过”套接字”向网络发出请求或者应答网络请求

演示Demo

什么是TCP

TCP（传输控制协议，HTTP的交互方式就是TCP交互方式，需要建立连接，一种面向连接的、可靠的字节流服务）
在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信。广播和多播不能用于TCP

• 建立连接，形成数据传输通道
• 在链接中进行大数据传输，数据不受限制
• 通过三次握手完成链接，是可靠协议，安全送达协议
• 必须建立连接，效率很稍微低

所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个 TCP 连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。
三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立 TCP 连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换 TCP 窗口大小信息。在 socket 编程中，客户端执行 connect() 时。将触发三次握手。

* 第一次握手(SYN=1, seq=x):    客户端发送一个 TCP 的 SYN 标志位置1的包，指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号 X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。    发送完毕后，客户端进入 `SYN_SEND` 状态。* 第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1):    服务器发回确认包(ACK)应答。即 SYN 标志位和 ACK 标志位均为1。服务器端选择自己 ISN 序列号，放到 Seq 域里，同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的 ISN 加1，即X+1。     发送完毕后，服务器端进入 `SYN_RCVD` 状态。* 第三次握手(ACK=1，ACKnum=y+1)    客户端再次发送确认包(ACK)，SYN 标志位为0，ACK 标志位为1，并且把服务器发来 ACK 的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方，并且在数据段放写ISN的+1    发送完毕后，客户端进入 `ESTABLISHED` 状态，当服务器端接收到这个包时，也进入 `ESTABLISHED` 状态，TCP 握手结束。

什么是UDP

UDP （用户数据报协议，无连接，不可靠的网络协议，用于多播，广播，例如上课同步直播）

• 将数据以及源（我的电脑IP）和目的（别人电脑的IP）封装成数据包中，不需要建立连接
• 每个数据报的大小限制在64k之内，为什么小一点呢，例如你20分钟的大小发一次，那出错了，你这20分支都看不到了，
  如果你一秒钟发一次，你错过了，下一秒就能继续接上，所以大小有限制
• 无需连接，因此是不可靠协议
• 不需要建立连接，速度快
  
  
  

1. UDP协议的服务器端流程

UDP协议的服务器端程序设计的流程分为套接字建立、套接字与地址结构进行绑定、收发数据、关闭套接字等过程，分别对应于函数socket()、bind()、sendto()、recvfrom()和close()。

建立套接字过程使用socket()函数，这个过程与TCP协议中的含义相同，不过建立的套接字类型为数据报套接字。地址结构与套接字文件描述符进行绑定的过程中，与TCP协议中的绑定过程不同的是地址结构的类型。当绑定操作成功后，可以调用recvfrom()函数从建立的套接字接收数据或者调用sendto()函数向建立的套接字发送网络数据。当相关的处理过程结束后，需要调用close()函数关闭套接字。

2. UDP协议的客户端流程

UDP协议的服务器端程序设计的流程分为套接字建立、收发数据、关闭套接字等过程，分别对应于函数socket()、sendto()、recvfrom()和close()。

建立套接字过程使用socket()函数，这个过程与TCP协议中的含义相同，不过建立的套接字类型为数据报套接字。建立套接字之后，可以调用函数sendto()向建立的套接字发送数据或者调用recvfrom()函数从建立的套接字收网络数据。当相关的处理过程结束后，需要调用close()函数关闭套接字。

3. UDP协议服务器和客户端之间的交互

UDP协议中服务器和客户端的交互存在于数据的收发过程中。进行网络数据收发的时候，服务器和客户端的数据是对应的：客户端发送数据的动作，对服务器来说是接收数据的动作；客户端接收数据的动作，对服务器来说是发送数据的动作。

UDP协议服务器与客户端之间的交互，与TCP协议的交互相比较，缺少了二者之间的连接。这是由于UDP协议的特点决定的，因为UDP协议不需要流量控制、不保证数据的可靠性收发，所以不需要服务器和客户端之间建立连接的过程。

什么是HTTP

• HTTP底层就是通过Socket建立链接通信管道，实现数据传输
• HTTP是一个TCP传输协议的其中一个方式，他是可靠的，安全的协议，和XMPP类似，一种定义好的数据格式传输协议
• HTTP构建于TCP/IP协议之上，默认端口号是80
• HTTP是无连接无状态的
  HTTP超详细分解传送门

写个简单的TCP服务端和客户端交互的原理

1.使用-> CocoaAsyncSocket (7.5.1),用一个类封装方法，开启runloop循环

int main(int argc, const char * argv[]) {    @autoreleasepool {        // insert code here...        NSLog(@"Hello, World!");        MKJSocketService *socketService = [[MKJSocketService alloc] init];        [socketService connected];        [[NSRunLoop mainRunLoop] run];       }    return 0;}

2.由于是服务端，我们需要一个服务端的socket以及一个可变数组存放连接的客户端socket

@interface MKJSocketService () <GCDAsyncSocketDelegate>@property (nonatomic,strong) GCDAsyncSocket *serviceSocket; // 服务端socket@property (nonatomic,strong) NSMutableArray *connectionClientSockets; // 已经链接的socket@end@implementation MKJSocketService- (NSMutableArray *)connectionClientSockets{    if (_connectionClientSockets == nil) {        _connectionClientSockets = [[NSMutableArray alloc] init];    }    return _connectionClientSockets;}- (instancetype)init{    if (self = [super init]) {        /**         注意：这里的服务端socket，只负责socket(),bind()，lisence(),accept(),他的任务到底结束，只负责监听是否有客户端socket来连接         */        self.serviceSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:dispatch_get_global_queue(0, 0)];    }    return self;}

注意：这里的服务端socket只是完成到监听部分就结束了，后续的所有操作，read或者write或者其他都是客户端Socket的调用

3.调用连接的方法，监听可以连接 的客户端

- (void)connected{    NSError *error = nil;    // 给一个需要连接的端口，0-1024是系统的    [self.serviceSocket acceptOnPort:3666 error:&error];    if (error) {        NSLog(@"3666服务器开启失败。。。。。");    }    else    {        NSLog(@"开启成功，并开始监听");    }}// 有客户端连接该服务器进行会话 Mac 终端下调用telnet IP port进行与服务器的链接，如果链接上了就会调用这个方法- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didAcceptNewSocket:(GCDAsyncSocket *)newSocket{    NSLog(@"服务器%@",sock);    NSLog(@"客户端%@ IP:%@,%d 连接成功",newSocket,newSocket.connectedHost,newSocket.connectedPort);    // 1.如果不用全局变量存取，直接就会推出    [self.connectionClientSockets addObject:newSocket];    // 2.连接完成之后进行 客户端的sock进行监听状态    [newSocket readDataWithTimeout:-1 tag:0];    // 3.write目的就是发送数据 有人连接到服务端之后就进行一系列响应    NSMutableString *options = [NSMutableString string];    [options appendString:@"欢迎来到东莞 请输入下面的数字选择服务\n"];    [options appendString:@"[0]按摩\n"];    [options appendString:@"[1]洗脚\n"];    [options appendString:@"[2]大保健\n"];    [options appendString:@"[3]special services\n"];    [options appendString:@"[4]退出\n"];    // 服务端发送数据    [newSocket writeData:[options dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] withTimeout:-1 tag:0];}

注意：[newSocket readDataWithTimeout:-1 tag:0]; 调用者不是服务端的socket，服务端的socket只负责到监听部分，之后就不需要了，这里的调用方是连接的客户端，而且每次接受数据或者发送数据之后都要调用，才能进行下一次的收发数据

4.接收到客户端的消息以及客户端请求断开如何操作

/** 这个是服务端的代码，这里的write就是服务器发送数据，而且这里的发送socket对象也是连接的客户端socket 当有连接好的客户端之后发送消息给服务器，就能通过该方法受到消息，在通过消息，服务端在进行write数据给客户端展示 */- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)clientSock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{    NSString *receiveStr = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];    switch ([receiveStr integerValue]) {        case 0:            [self writeDataWithSocket:clientSock message:@"按摩188，这边请\n"];            break;        case 1:            [self writeDataWithSocket:clientSock message:@"洗脚288，这边请\n"];            break;        case 2:            [self writeDataWithSocket:clientSock message:@"大保健啊小伙子，来来来\n"];            break;        case 3:            [self writeDataWithSocket:clientSock message:@"哎呦喂，可以啊，小伙子要来哪一套\n"];            break;        case 4:            [self exitSocket:clientSock];            break;        default:            [self writeDataWithSocket:clientSock message:@"没有您要的服务\n"];            break;    }    [clientSock readDataWithTimeout:-1 tag:0];}/** 断开链接调用 */- (void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err{    NSLog(@"失去连接了");}/** 发送数据给客户端 */- (void)writeDataWithSocket:(GCDAsyncSocket *)socket message:(NSString *)msg{    [socket writeData:[msg dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding] withTimeout:-1 tag:0];}/** 断开连接，会调用Connection closed by foreign host. 并且发送数据到客户端 最终从服务端的数组中移除，释放内存，断开socket @param socket 需要断开的客户端socket */- (void)exitSocket:(GCDAsyncSocket *)socket{    [self writeDataWithSocket:socket message:@"离开东莞\n"];    [self.connectionClientSockets removeObject:socket];    NSLog(@"currentSocket:%ld",self.connectionClientSockets.count);}

5.一个建议的聊天客服功能就结束了，打开Demo，然后运行起来，再打开终端输入
telnet IP地址 端口号 确认之后就是链接成功了，就可以一些简单的交互了

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