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這一篇我們先了解一下基本知識，這樣對我們后面的學(xué)習(xí)更加有幫助? 。

Socket，WebSocket，Http，Tcp等這些我們已經(jīng)聽的耳朵有繭了，但是用得時候還是復(fù)習(xí)一下吧。

大學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的時候老師講過，網(wǎng)絡(luò)由下往上分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。通過初步的了解，我知道IP協(xié)議對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)層，TCP協(xié)議對應(yīng)于傳輸層，而HTTP協(xié)議對應(yīng)于應(yīng)用層，三者從本質(zhì)上來說沒有可比性，socket則是對TCP/IP協(xié)議的封裝和應(yīng)用（程序員層面上）。也可以說，TPC/IP協(xié)議是傳輸層協(xié)議，主要解決數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，而HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，主要解決如何包裝數(shù)據(jù)。關(guān)于TCP/IP和HTTP協(xié)議的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)有一段比較容易理解的介紹：

“我們在傳輸數(shù)據(jù)時，可以只使用（傳輸層）TCP/IP協(xié)議，但是那樣的話，如果沒有應(yīng)用層，便無法識別數(shù)據(jù)內(nèi)容，如果想要使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有意義，則必須使用到應(yīng)用層協(xié)議，應(yīng)用層協(xié)議有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定義應(yīng)用層協(xié)議。WEB使用HTTP協(xié)議作應(yīng)用層協(xié)議，以封裝HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做傳輸層協(xié)議將它發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上?！?/p>

而我們平時說的最多的socket是什么呢，實際上socket是對TCP/IP協(xié)議的封裝，Socket本身并不是協(xié)議，而是一個調(diào)用接口（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協(xié)議。實際上，Socket跟TCP/IP協(xié)議沒有必然的聯(lián)系。Socket編程接口在設(shè)計的時候，就希望也能適應(yīng)其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所以說，Socket的出現(xiàn)只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協(xié)議棧而已，是對TCP/IP協(xié)議的抽象，從而形成了我們知道的一些最基本的函數(shù)接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write等等。網(wǎng)絡(luò)有一段關(guān)于socket和TCP/IP協(xié)議關(guān)系的說法比較容易理解：

“TCP/IP只是一個協(xié)議棧，就像操作系統(tǒng)的運行機制一樣，必須要具體實現(xiàn)，同時還要提供對外的操作接口。這個就像操作系統(tǒng)會提供標(biāo)準(zhǔn)的編程接口，比如win32編程接口一樣，TCP/IP也要提供可供程序員做網(wǎng)絡(luò)開發(fā)所用的接口，這就是Socket編程接口?！?/p>

關(guān)于TCP/IP協(xié)議的相關(guān)只是，用博大精深來講我想也不為過，單單查一下網(wǎng)上關(guān)于此類只是的資料和書籍文獻的數(shù)量就知道，這個我打算會買一些經(jīng)典的書籍（比如《TCP/IP詳解：卷一、卷二、卷三》）進行學(xué)習(xí)，今天就先總結(jié)一些基于基于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用和編程接口的知識，也就是剛才說了很多的HTTP和Socket。

CSDN上有個比較形象的描述：

HTTP是轎車，提供了封裝或者顯示數(shù)據(jù)的具體形式；

Socket是發(fā)動機，提供了網(wǎng)絡(luò)通信的能力。

實際上，傳輸層的TCP是基于網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議的，而應(yīng)用層的HTTP協(xié)議又是基于傳輸層的TCP協(xié)議的，而Socket本身不算是協(xié)議，就像上面所說，它只是提供了一個針對TCP或者UDP編程的接口。

下面是一些經(jīng)常在筆試或者面試中碰到的重要的概念，特在此做摘抄和總結(jié)。

一什么是TCP連接的三次握手

第一次握手：客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認；

第二次握手：服務(wù)器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發(fā)送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務(wù)器進入SYN_RECV狀態(tài)；

第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN＋ACK包，向服務(wù)器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。

握手過程中傳送的包里不包含數(shù)據(jù)，三次握手完畢后，客戶端與服務(wù)器才正式開始傳送數(shù)據(jù)。理想狀態(tài)下，TCP連接一旦建立，在通信雙方中的任何一方主動關(guān)閉連接之前，TCP連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務(wù)器和客戶端均可以主動發(fā)起斷開TCP連接的請求，斷開過程需要經(jīng)過“四次握手”（過程就不細寫了，就是服務(wù)器和客戶端交互，最終確定斷開）

二利用Socket建立網(wǎng)絡(luò)連接的步驟

建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行于客戶端，稱為ClientSocket，另一個運行于服務(wù)器端，稱為ServerSocket。

套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務(wù)器監(jiān)聽，客戶端請求，連接確認。

1、服務(wù)器監(jiān)聽：服務(wù)器端套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態(tài)，實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，等待客戶端的連接請求。

2、客戶端請求：指客戶端的套接字提出連接請求，要連接的目標(biāo)是服務(wù)器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務(wù)器的套接字，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請求。

3、連接確認：當(dāng)服務(wù)器端套接字監(jiān)聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時，就響應(yīng)客戶端套接字的請求，建立一個新的線程，把服務(wù)器端套接字的描述發(fā)給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式建立連接。而服務(wù)器端套接字繼續(xù)處于監(jiān)聽狀態(tài)，繼續(xù)接收其他客戶端套接字的連接請求。

三HTTP鏈接的特點

HTTP協(xié)議即超文本傳送協(xié)議(Hypertext Transfer Protocol )，是Web聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是手機聯(lián)網(wǎng)常用的協(xié)議之一，HTTP協(xié)議是建立在TCP協(xié)議之上的一種應(yīng)用。

HTTP連接最顯著的特點是客戶端發(fā)送的每次請求都需要服務(wù)器回送響應(yīng)，在請求結(jié)束后，會主動釋放連接。從建立連接到關(guān)閉連接的過程稱為“一次連接”。

四、TCP和UDP的區(qū)別（考得最多。?？毂豢紶€了我覺得）

1、TCP是面向鏈接的，雖然說網(wǎng)絡(luò)的不安全不穩(wěn)定特性決定了多少次握手都不能保證連接的可靠性，但TCP的三次握手在最低限度上（實際上也很大程度上保證了）保證了連接的可靠性；而UDP不是面向連接的，UDP傳送數(shù)據(jù)前并不與對方建立連接，對接收到的數(shù)據(jù)也不發(fā)送確認信號，發(fā)送端不知道數(shù)據(jù)是否會正確接收，當(dāng)然也不用重發(fā)，所以說UDP是無連接的、不可靠的一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。

2、也正由于1所說的特點，使得UDP的開銷更小數(shù)據(jù)傳輸速率更高，因為不必進行收發(fā)數(shù)據(jù)的確認，所以UDP的實時性更好。

知道了TCP和UDP的區(qū)別，就不難理解為何采用TCP傳輸協(xié)議的MSN比采用UDP的QQ傳輸文件慢了，但并不能說QQ的通信是不安全的，因為程序員可以手動對UDP的數(shù)據(jù)收發(fā)進行驗證，比如發(fā)送方對每個數(shù)據(jù)包進行編號然后由接收方進行驗證啊什么的，即使是這樣，UDP因為在底層協(xié)議的封裝上沒有采用類似TCP的“三次握手”而實現(xiàn)了TCP所無法達到的傳輸效率。

簡單總結(jié)：

HTTP協(xié)議：簡單對象訪問協(xié)議，對應(yīng)于應(yīng)用層，HTTP協(xié)議是基于TCP連接的。

TCP協(xié)議：對應(yīng)于傳輸層。

IP協(xié)議：對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)層。

TCP/IP是傳輸層協(xié)議，主要解決數(shù)據(jù)如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸；而HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，主要解決如何包裝數(shù)據(jù)。

Socket是對TCP/IP協(xié)議的封裝，Socket本身并不是協(xié)議，而是一個調(diào)用接口（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協(xié)議。

HTTP連接：HTTP連接就是所謂的短連接，即客戶端向服務(wù)器端發(fā)送一次請求，服務(wù)器端響應(yīng)后連接即會斷掉；

Socket連接：Socket連接就是所謂的長連接，理論上客戶端和服務(wù)器端一旦建立起連接將不會主動斷掉；但是由于各種環(huán)境因素可能會是連接斷開，比如說：服務(wù)器端或客戶端主機down了，網(wǎng)絡(luò)故障，或者兩者之間長時間沒有數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)防火墻可能會斷開該連接以釋放網(wǎng)絡(luò)資源。所以當(dāng)一個Socket連接中沒有數(shù)據(jù)的傳輸，那么為了維持連接需要發(fā)送心跳消息~~具體心跳消息格式是開發(fā)者自己定義的。

WebSocket

WebSocket是HTML5開始提供的一種瀏覽器與服務(wù)器間進行全雙工通訊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。WebSocket通信協(xié)定于2011年被IETF定為標(biāo)準(zhǔn)RFC 6455，WebSocketAPI被W3C定為標(biāo)準(zhǔn)。

在WebSocket API中，瀏覽器和服務(wù)器只需要要做一個握手的動作，然后，瀏覽器和服務(wù)器之間就形成了一條快速通道。兩者之間就直接可以數(shù)據(jù)互相傳送。

現(xiàn)在，很多網(wǎng)站為了實現(xiàn)推送技術(shù)，所用的技術(shù)都是輪詢。輪詢是在特定的的時間間隔（如每1秒），由瀏覽器對服務(wù)器發(fā)出HTTP request，然后由服務(wù)器返回最新的數(shù)據(jù)給客戶端的瀏覽器。這種傳統(tǒng)的模式帶來很明顯的缺點，即瀏覽器需要不斷的向服務(wù)器發(fā)出請求，然而HTTP request的header是非常長的，里面包含的數(shù)據(jù)可能只是一個很小的值，這樣會占用很多的帶寬和服務(wù)器資源。

而比較新的技術(shù)去做輪詢的效果是Comet，使用了AJAX。但這種技術(shù)雖然可達到雙向通信，但依然需要發(fā)出請求，而且在Comet中，普遍采用了長鏈接，這也會大量消耗服務(wù)器帶寬和資源。

面對這種狀況，HTML5定義了WebSocket協(xié)議，能更好的節(jié)省服務(wù)器資源和帶寬并達到實時通訊。

握手協(xié)議

在實現(xiàn)Websocket連線過程中，需要透過瀏覽器發(fā)出Websocket連線請求，然后服務(wù)器發(fā)出回應(yīng)，這個過程通常稱為“握手” (handshaking)。

PS:后期的版本大多屬于功能上的擴充，例如使用第7版的握手協(xié)議同樣也適用于第8版的握手協(xié)議。

瀏覽器請求

GET / HTTP/1.1

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Host: example.com

Origin: null

Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==

Sec-WebSocket-Version: 13

服務(wù)器回應(yīng)

HTTP/1.1 101 Switching Protocols

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=

Sec-WebSocket-Origin: null

Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

原理

在請求中的“Sec-WebSocket-Key”是隨機的，服務(wù)器端會用這些數(shù)據(jù)來構(gòu)造出一個SHA-1的信息摘要。

把“Sec-WebSocket-Key”加上一個魔幻字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”。使用SHA-1加密，之后進行BASE-64編碼，將結(jié)果做為“Sec-WebSocket-Accept”頭的值，返回給客戶端。

客戶端的Websocket對象一共綁定了四個事件：

1、onopen：連接建立時觸發(fā)；

2、onmessage：收到服務(wù)端消息時觸發(fā)；

3、onerror：連接出錯時觸發(fā)；

4、onclose：連接關(guān)閉時觸發(fā)；

有了這4個事件，我們就可以很容易很輕松的駕馭websocket，并且需要說明的是websocket支持二進制數(shù)據(jù)的傳輸，因此，它遠不止聊天室應(yīng)用這么簡單。

WebSocket API是下一代客戶端-服務(wù)器的異步通信方法。該通信取代了使用ws或wss協(xié)議的單個的TCP套接字，可用于任意的客戶端和服務(wù)器程序

WebSocket API最偉大之處在于在任意時刻服務(wù)器和客戶端可以相互推送信息。WebSocket并不限于以Ajax(或XHR)方式通信，Ajax技術(shù)需要客戶端發(fā)起請求，而WebSocket服務(wù)器和客戶端可以彼此相互推送信息；XHR受到域的限制，而WebSocket是允許跨域通信。

在服務(wù)器方面，網(wǎng)上都有不同對websocket支持的服務(wù)器：

php -http://code.google.com/p/phpwebsocket/

jetty - http://jetty.codehaus.org/jetty/ (版本7開始支持websocket)

netty - http://www.jboss.org/netty

ruby - http://github.com/gimite/web-socket-ruby

Kaazing - http://www.kaazing.org/confluence/display/KAAZING/Home

Tomcat - http://tomcat.apache.org/ (7.0.26支持websocket)

node.js - https://github.com/Worlize/WebSocket-Node