最近在學(xué)習(xí)Alamofire框架的相關(guān)知識(shí)，這是一個(gè)
Swift版本的很強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求庫，再深入學(xué)習(xí)之前，我們先來學(xué)習(xí)了解一下跟網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的一些知識(shí)。以下的概念內(nèi)容和背景來自百度百科TCP/IP協(xié)議
概念
TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）不是簡(jiǎn)單的一個(gè)協(xié)議，而是一組特別的協(xié)議，包括：TCP，IP，UDP，ARP等，這些被稱為子協(xié)議。在這些協(xié)議中，最重要、最著名的就是TCP和IP。因此，大部分網(wǎng)絡(luò)管理員稱整個(gè)協(xié)議族為“TCP/IP”。
產(chǎn)生的背景
Internet網(wǎng)絡(luò)的前身ARPANET當(dāng)時(shí)使用的并不是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP），而是一種叫網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（Network Control Protocol，NCP）的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求不斷提高，設(shè)計(jì)者們發(fā)現(xiàn)，NCP協(xié)議存在著很多的缺點(diǎn)以至于不能充分支持ARPANET網(wǎng)絡(luò)，特別是NCP僅能用于同構(gòu)環(huán)境中（所謂同構(gòu)環(huán)境是網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)都運(yùn)行相同的操作系統(tǒng)），設(shè)計(jì)者就認(rèn)為“同構(gòu)”這一限制不應(yīng)被加到一個(gè)分布廣泛的網(wǎng)絡(luò)上。1980年，用于“異構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的TCP/IP協(xié)議研制成功，也就是說，TCP/IP協(xié)議可以在各種硬件和操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)互操作。1982年，ARPANET開始采用TCP/IP協(xié)議。TCP/IP始于美國國防部，美國國防部于20世紀(jì)60年代末為高級(jí)研究計(jì)劃局網(wǎng)絡(luò)（ARPAnet，Internet的前身）開發(fā)了TCP/IP。TCP/IP的迅速流行要?dú)w功于它的低成本、可在不同的平臺(tái)間進(jìn)行通信的能力和它開放的特性。“開放”的意思是軟件開發(fā)人員可以自由地使用和修改TCP/IP的核心協(xié)議。TCP/IP是Internet實(shí)際采用的標(biāo)準(zhǔn)。UNIX和Linux一直都使用TCP/IP，Windows網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)也以TCP/IP作為默認(rèn)的協(xié)議。TCP/IP協(xié)議的開發(fā)始于20世紀(jì)60年代后期，早于OSI參考模型，故不甚符合OSI參考標(biāo)準(zhǔn)。大致來說，TCP協(xié)議對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的傳輸層，IP協(xié)議對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)層。雖然OSI參考模型是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，但由于其開銷太大，所以真正采用它的情況并不多。TCP/IP協(xié)議則不然，由于它的簡(jiǎn)潔、實(shí)用，從而得到了廣泛的應(yīng)用。可以說，TCP/IP協(xié)議已成為建立計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的首選協(xié)議，已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)。
協(xié)議分層
TCP/IP協(xié)議族按照層次由上到下有以下各層，層層包裝。
應(yīng)用層
這一層，向用戶提供一組常用的應(yīng)用程序，比如電子郵件、文件傳輸訪問、遠(yuǎn)程登錄等。遠(yuǎn)程登錄
TELNET使用TELNET協(xié)議提供在網(wǎng)絡(luò)其它主機(jī)上注冊(cè)的接口。TELNET會(huì)話提供了基于字符的虛擬終端。文件傳輸訪問FTP使用FTP協(xié)議來提供網(wǎng)絡(luò)內(nèi)機(jī)器間的文件拷貝功能。
傳輸層
提供應(yīng)用程序間的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠傳輸。為實(shí)現(xiàn)后者，傳輸層協(xié)議規(guī)定接收端必須發(fā)回確認(rèn)，并且假如分組丟失，必須重新發(fā)送。
網(wǎng)絡(luò)層
負(fù)責(zé)相鄰計(jì)算機(jī)之間的通信。其功能包括三方面：
- 處理來自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求，收到請(qǐng)求后，將分組裝入IP數(shù)據(jù)報(bào)，填充報(bào)頭，選擇去往信宿機(jī)的路徑，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。
- 處理輸入數(shù)據(jù)報(bào)：首先檢查其合法性，然后進(jìn)行尋徑--假如該數(shù)據(jù)報(bào)已到達(dá)信宿機(jī)，則去掉報(bào)頭，將剩下部分交給適當(dāng)?shù)膫鬏攨f(xié)議；假如該數(shù)據(jù)報(bào)尚未到達(dá)信宿，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)。
- 處理路徑、流控、擁塞等問題。
數(shù)據(jù)鏈路層
這是
TCP/IP軟件的最低層，負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報(bào)，交給IP層。
與HTTP關(guān)系密切的TCP、IP
IP協(xié)議
IP協(xié)議的作用在于把各種數(shù)據(jù)包準(zhǔn)確無誤的傳遞給對(duì)方，其中兩個(gè)重要的條件是IP地址、MAC地址（Media Access Control Address）。由于IP地址是稀有資源，不可能每個(gè)人都擁有一個(gè)IP地址，所以我們通常的IP地址是路由器給我們生成的IP地址，路由器里面會(huì)記錄我們的MAC地址。而MAC地址是全球唯一的，除去人為因素外不可能重復(fù)。舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的例子，IP地址就如同是我們居住小區(qū)的地址，而MAC地址就是我們住的那棟樓那個(gè)房間那個(gè)人。
TCP協(xié)議
- 如果說
IP協(xié)議是找到對(duì)方的詳細(xì)地址。那么TCP協(xié)議就是把安全的把東西帶給對(duì)方。各有分工，互不沖突。- 按層次分，
TCP屬于傳輸層，提供可靠的字節(jié)流服務(wù)。什么叫字節(jié)流服務(wù)呢？這個(gè)名字聽起來讓人不知所以然，所謂的字節(jié)流服務(wù)（Byte Stream Service）是指，為了方便傳輸，將大塊數(shù)據(jù)分割成以報(bào)文段（segment）為單位的數(shù)據(jù)包進(jìn)行管理。而可靠的傳輸服務(wù)是指，能夠把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠地傳給對(duì)方。一言以蔽之，TCP協(xié)議為了更容易傳送大數(shù)據(jù)才把數(shù)據(jù)分割，而且TCP協(xié)議能夠確認(rèn)數(shù)據(jù)最終是否送達(dá)到對(duì)方。- 為了確保信息能夠確保準(zhǔn)確無誤的到達(dá)，
TCP采用了著名的三次握手策略。
通過上面的概述，引來了咱們的重點(diǎn)知識(shí)問題：
-
TCP建立連接為什么是三次握手，而不是兩次或四次？ - 為什么又出現(xiàn)了四次揮手？什么是四次揮手？
接下來，我們來一一解答這個(gè)問題。
三次握手
一些名詞解釋
SYN：發(fā)起一個(gè)新連接ACK：確認(rèn)序號(hào)有效PSH：接收方應(yīng)該盡快將這個(gè)報(bào)文交給應(yīng)用層FIN：釋放一個(gè)連接RST：重置連接URG：緊急指針（urgent pointer）有效Sequence number：Seq序號(hào)，占32位，用來標(biāo)識(shí)從TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流，發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)此進(jìn)行標(biāo)記。Acknowledge number：Ack序號(hào)，占32位，只有ACK標(biāo)志位為1時(shí)，確認(rèn)序號(hào)字段才有效，Ack=Seq+1。establish：建立，創(chuàng)建
三次握手流程
所謂的三次握手，即是建立TCP的連接，是指在建立一個(gè)TCP的連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個(gè)包以確認(rèn)連接的建立。在socket編程中，這一過程由客戶端執(zhí)行connect來觸發(fā)，整個(gè)流程如下圖所示：
看到上面這圖，感覺怎么樣？一臉懵了吧，看看上面的名詞解釋吧。
- 第一次握手：
Client將標(biāo)志位SYN置為1，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值seq=J，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Client進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài)，等待Server確認(rèn)。- 第二次握手：
Server收到數(shù)據(jù)包后由標(biāo)志位SYN=1知道Client請(qǐng)求建立連接，Server將標(biāo)志位SYN和ACK都置為1，ack (number )=J+1，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值seq=K，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認(rèn)連接請(qǐng)求，Server進(jìn)入SYN_RCVD狀態(tài)。- 第三次握手：
Client收到確認(rèn)后，檢查ack是否為J+1，ACK是否為1，如果正確則將標(biāo)志位ACK置為1，ack=K+1，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Server檢查ack是否為K+1，ACK是否為1，如果正確則連接建立成功，Client和Server進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手，隨后Client與Server之間可以開始傳輸數(shù)據(jù)了。
四次揮手
所謂的四次揮手即是終止TCP連接，就是指斷開一個(gè)TCP連接時(shí)，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個(gè)包以確認(rèn)連接的斷開。在socket編程中，這一過程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來觸發(fā)，整個(gè)流程如下圖所示：
由于
TCP連接是全雙工的，因此，每個(gè)方向都必須要單獨(dú)進(jìn)行關(guān)閉，這一原則是當(dāng)一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，發(fā)送一個(gè)FIN來終止這一方向的連接，收到一個(gè)FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動(dòng)了，即不會(huì)再收到數(shù)據(jù)了，但是在這個(gè)TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，直到這一方向也發(fā)送了FIN。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方則執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉，上圖描述的即是如此。
- 第一次揮手：
Client發(fā)送一個(gè)FIN，用來關(guān)閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送，Client進(jìn)入FIN_WAIT_1狀態(tài)。- 第二次揮手：
Server收到FIN后，發(fā)送一個(gè)ACK給Client，確認(rèn)序號(hào)為收到序號(hào)+1（與SYN相同，一個(gè)FIN占用一個(gè)序號(hào)），Server進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)。- 第三次揮手：
Server發(fā)送一個(gè)FIN，用來關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送，Server進(jìn)入LAST_ACK狀態(tài)。- 第四次揮手：
Client收到FIN后，Client進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)，接著發(fā)送一個(gè)ACK給Server，確認(rèn)序號(hào)為收到序號(hào)+1，Server進(jìn)入CLOSED狀態(tài)，完成四次揮手。
當(dāng)然，還有其他的情況，上面如果是一方主動(dòng)關(guān)閉了連接，另一方被動(dòng)關(guān)閉的情況，實(shí)際中，可能還會(huì)出現(xiàn)同時(shí)發(fā)起主動(dòng)關(guān)閉的情況，如下圖：
總結(jié)
簡(jiǎn)單的總結(jié)一下，關(guān)于TCP/IP相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，還有很多很多我沒有提到的、深入了解到的東西，因?yàn)樵谶@里，我們只是為了探索Alamofire框架的一些前瞻知識(shí)，有一個(gè)大概的了解基礎(chǔ)，并不是需要深入底層去了解網(wǎng)絡(luò)TCP/IP，有興趣的同學(xué)，可以去查查其他資料，有很多的，我這里就不深入了。接下來的文章，我們會(huì)慢慢的深入我們的主題 -- Alamofire
