网络协议

一、概述

计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层（Physics Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer）。

物理层： 电力线通信(PLC) ·SONET/SDH· G.709 ·光导纤维· 同轴电缆 · 双绞线等

数据链路层：Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM ·令牌环·以太网·FDDI ·帧中继· GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC ·PPP· L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等

网络层协议：IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP . BOOTP等

传输层协议：TCP · UDP · TLS ·DCCP· SCTP · RSVP · OSPF 等

应用层协议：DHCP ·DNS· FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP · RIP. DNS 等

图1-1

二、TCP/IP

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协议组，可分为三个层次：网络层、传输层和应用层。

TCP：传输控制协议，面向连接的的协议，稳定可靠。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。

UDP：广播式数据传输，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。

TCP/UDP区别

1.TCP是面向连接的、可靠的、有序的、速度慢的协议；UDP是无连接的、不可靠的、无序的、速度快的协议。

2.TCP开销比UDP大，TCP头部需要20字节，UDP头部只要8个字节。

3.TCP无界有拥塞控制，TCP有界无拥塞控制。（拥塞控制主要是四种方法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复==这里面有一个拥塞窗口的概念）

例如：

qq登陆采用TCP协议和HTTP协议，你和好友之间发送消息，主要采用UDP协议，内网传文件采用了P2P（点到点）技术。总来的说：

1.登陆过程，客户端client 采用TCP协议向服务器server发送信息，HTTP协议下载信息。登陆之后，会有一个TCP连接来保持在线状态。

2.和好友发消息，客户端client采用UDP协议，但是需要通过服务器转发。腾讯为了确保传输消息的可靠，采用上层协议来保证可靠传输。如果消息发送失败，客户端会提示消息发送失败，并可重新发送。使用UDP进行交互通信的好处在于，延迟较短，对数据丢失的处理比较简单。同时，TCP是一个全双工协议，需要建立连接，所以网络开销也会相对大

参见链接 http://coolshell.cn/articles/11564.html

三次握手

在TCP/IP协议中，TCP协议通过三次握手建立一个可靠的连接：

第一次握手：客户端尝试连接服务器，向服务器发送syn包（同步序列编号Synchronize Sequence Numbers），syn=j，客户端进入SYN_SEND状态等待服务器确认、

第二次握手：服务器接收客户端syn包并确认（ack=j+1），同时向客户端发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

第三次握手：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

图1-2

三、UDT  

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基于UDP。UDT的主要目的是支持高速广域网上的海量数据传输，而互联网上的标准数据传输协议TCP在高带宽长距离网络上性能很差。UDT建于UDP之上，并引入新的拥塞控制和数据可靠性控制机制。UDT是面向连接的双向的应用层协议。它同时支持可靠的数据流传输和部分可靠的数据报传输。一般应用在点到点技术（P2P），防火墙穿透，多媒体数据传输等这些方面。

UDT是将应用层数据打包成固定的大小，除非数据不够这么大。和TCP相似的是，这个固定的包大小叫做MSS（最大包大小）。由于期望UDT用来传输大块数据流，我们假定只有很小的一部分不规则的大小的包在UDT session中。MSS能够通过应用程式来安装，MTU是其最优值（包括任何包头）。

UDT有两种包：数据包和控制包。他们通过包头的第一位来区分（标志位）。假如是0，表示是数据包，1表示是控制包。

四、Socket

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应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，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。

优点：1.传输数据为字节级，传输数据可自定义，数据量小。相应的移动端开发，手机费用低；2.传输数据时间短，性能高；3.适合C/S之间信息实时交互；4.可以加密，数据安全性高

缺点： 1.需要对传输的数据进行解析，转化为应用级的数据；2.对开发人员的开发水平要求高；3.相对于Http协议传输，增加了开发量

socket通信流程

socket是"打开—读/写—关闭"模式的实现，以使用TCP协议通讯的socket为例，其交互流程大概是这样子的

图1-3

服务器根据地址类型（ipv4,ipv6）、socket类型、协议创建socket

服务器为socket绑定ip地址和端口号

服务器socket监听端口号请求，随时准备接收客户端发来的连接，这时候服务器的socket并没有被打开

客户端创建socket

客户端打开socket，根据服务器ip地址和端口号试图连接服务器socket

服务器socket接收到客户端socket请求，被动打开，开始接收客户端请求，直到客户端返回连接信息。这时候socket进入阻塞状态，所谓阻塞即accept()方法一直到客户端返回连接信息后才返回，开始接收下一个客户端谅解请求

客户端连接成功，向服务器发送连接状态信息

服务器accept方法返回，连接成功

客户端向socket写入信息

服务器读取信息

客户端关闭

服务器端关闭

服务器socket与客户端socket建立连接的部分其实就是大名鼎鼎的三次握手

补充

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HTTPS：

Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer

以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。它是一个URI scheme（抽象标识符体系），句法类同http:体系。用于安全的HTTP数据传输。https:URL表明它使用了HTTP，但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层（在HTTP与TCP之间）。这个系统的最初研发由网景公司进行，提供了身份验证与加密通讯方法，现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯，例如交易支付方面。

HTTPS和HTTP的区别

超文本传输协议HTTP协议被用于在Web浏览器和网站服务器之间传递信息。HTTP协议以明文方式发送内容，不提

供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此HTTP协议不适合传输一些敏感信息，

比如信用卡号、密码等。

为了解决HTTP协议的这一缺陷，需要使用另一种协议：安全套接字层超文本传输协议HTTPS。为了数据传输的安全，HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL协议，SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信加密。

HTTPS和HTTP的区别主要为以下四点：

一、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书很少，需要交费。

二、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。

三、http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。

四、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。

HTTP、TCP

HTTP(超文本传输协议)是利用TCP在两台电脑(通常是Web服务器和客户端)之间传输信息的协议。客户端使用Web浏览器发起HTTP请求给Web服务器，Web服务器发送被请求的信息给客户端。

HTTP协议，可以认为主要是用来访问网页的，是比TCP更上层的协议，http里面规定了我们访问网页的时候如何进行缓存，以及请求什么格式。等等，主要是为了让人们访问网页的时候更快，更安全，而规定了很多参数。你可以认为TCP就是搬运工，保证搬动的东西不被损坏。http协议是做业务的，用来决定要不要搬运，以及如何搬运，从哪去搬运。

SOCKET、TCP、UDP、HTTP

Socket是一个针对TCP和UDP编程的接口，你可以借助它建立TCP连接等等。而TCP和UDP协议属于传输层 。而http是个应用层的协议，它实际上也建立在TCP协议之上(HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力)。

Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口。