[網路] SOCKET， TCP/UDP, HTTP, FTP

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（一）TCP/UDP,SOCKET,HTTP,FTP簡析

TCP/IP是個協議組，可分為三個層次：網路層、傳輸層和應用程式層： 網路層：IP協議、ICMP協議、ARP協議、RARP協議和BOOTP協議 傳輸層：TCP協議與UDP協議 應用程式層：FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等協議 HTTP是應用程式層協議，其傳輸都是被封裝成TCP協議傳輸。可以用SOCKET實現HTTP。 SOCKET是實現傳輸層協議的一種編程API，可以是TCP，也可以是UDP。 （二）Socket串連與HTTP串連區別 【Socket】     由於通常情況下Socket串連就是TCP串連，因此Socket串連一旦建立，通訊雙方即可開始相互發送資料內容，直到雙方串連斷開。但在實際網路應用中，用戶端到伺服器之間的通訊往往需要穿越多個中間節點，例如路由器、網關、防火牆等，大部分防火牆預設會關閉長時間處於非活躍狀態的串連而導致 Socket 串連斷連，因此需要通過輪詢告訴網路，該串連處於活躍狀態。 【Http】     HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用，HTTP串連使用的是“請求—響應”的方式，不僅在請求時需要先建立串連，而且需要用戶端向伺服器發出請求後，伺服器端才能回複資料。在請求結束後，會主動釋放串連。從建立串連到關閉串連的過程稱為“一次串連”。由於HTTP在每次請求結束後都會主動釋放串連，因此HTTP串連是一種“短串連”，要保持用戶端程式的線上狀態，需要不斷地向伺服器發起串連請求。通常的做法是即時不需要獲得任何資料，用戶端也保持每隔一段固定的時間向伺服器發送一次“保持串連”的請求，伺服器在收到該請求後對用戶端進行回複，表明知道用戶端“線上”。若伺服器長時間無法收到用戶端的請求，則認為用戶端“下線”，若用戶端長時間無法收到伺服器的回複，則認為網路已經斷開。 HTTP協議是建立在請求/響應模型上的。首先由客戶建立一條與伺服器的TCP連結，並發送一個請求到伺服器，請求中包含要求方法、URI、協議版本以及相關的MIME樣式的訊息。伺服器響應一個狀態行，包含訊息的協議版本、一個成功和失敗碼以及相關的MIME式樣的訊息。 【適用情況】     很多情況下，需要伺服器端主動向用戶端推送資料，保持用戶端與伺服器資料的即時與同步。此時若雙方建立的是Socket串連，伺服器就可以直接將資料傳送給用戶端；     若雙方建立的是HTTP串連，則伺服器需要等到用戶端發送一次請求後才能將資料傳回給用戶端，因此，用戶端定時向伺服器端發送串連請求，不僅可以保持線上，同時也是在“詢問”伺服器是否有新的資料，如果有就將資料傳給用戶端。 【SOCKET原理】    （1）通訊端（socket）概念： 通訊端（socket）是通訊的基石，是支援TCP/IP協議的網路通訊的基本操作單元。它是網路通訊過程中端點的抽象表示，包含進行網路通訊必須的五種資訊：串連使用的協議，本地主機的IP地址，本地進程的協議連接埠，遠地主機的IP地址，遠地進程的協議連接埠。 應用程式層通過傳輸層進行資料通訊時，TCP會遇到同時為多個應用程式進程提供並發服務的問題。多個TCP串連或多個應用程式進程可能需要通過同一個 TCP協議連接埠傳輸資料。為了區別不同的應用程式進程和串連，許多電腦作業系統為應用程式與TCP／IP協議互動提供了通訊端(Socket)介面。應用程式層可以和傳輸層通過Socket介面，區分來自不同應用程式進程或網路連接的通訊，實現資料轉送的並發服務。 （2）建立socket串連： 建立Socket串連至少需要一對通訊端，其中一個運行於用戶端，稱為ClientSocket ，另一個運行於伺服器端，稱為ServerSocket 。 通訊端之間的串連過程分為三個步驟：伺服器監聽，用戶端請求，串連確認。 伺服器監聽：伺服器端通訊端並不定位具體的用戶端通訊端，而是處於等待串連的狀態，即時監控網路狀態，等待用戶端的串連請求  用戶端請求：指用戶端的通訊端提出串連請求，要串連的目標是伺服器端的通訊端。為此，用戶端的通訊端必須首先描述它要已連線的服務器的通訊端，指出伺服器端通訊端的地址和連接埠號碼，然後就向伺服器端通訊端提出串連請求。 串連確認：當伺服器端通訊端監聽到或者說接收到用戶端通訊端的串連請求時，就響應用戶端通訊端的請求，建立一個新的線程，把伺服器端通訊端的描述發給用戶端，一旦用戶端確認了此描述，雙方就正式建立串連。而伺服器端通訊端繼續處於監聽狀態，繼續接收其他用戶端通訊端的串連請求。 （3）SOCKET串連與TCP串連 建立Socket串連時，可以指定使用的傳輸層協議，Socket可以支援不同的傳輸層協議（TCP或UDP），當使用TCP協議進行串連時，該Socket串連就是一個TCP串連。 （三）TCP 與 UDP  【概念】    TCP --- 傳輸控制通訊協定,提供的是連線導向、可靠的位元組流服務。當客戶和伺服器彼此交換資料前，必須先在雙方之間建立一個TCP串連，之後才能傳輸資料。TCP提供逾時重發，丟棄重複資料，檢驗資料，流量控制等功能，保證資料能從一端傳到另一端。 理想狀態下，TCP串連一旦建立，在通訊雙方中的任何一方主動關閉串連前，TCP 串連都將被一直保持下去。中斷連線時伺服器和用戶端均可以主動發起斷開TCP串連的請求    UDP --- 使用者資料包通訊協定，是一個不需連線的簡單的面向資料報的運輸層協議。UDP不提供可靠性，它只是把應用程式傳給IP層的資料報發送出去，但是並不能保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸資料報前不用在客戶和伺服器之間建立一個串連，且沒有逾時重發等機制，故而傳輸速度很快  【適用情況】     TCP發送的包有序號，對方收到包後要給一個反饋，如果超過一定時間還沒收到反饋就自動執行逾時重發，因此TCP最大的優點是可靠。一般網頁（http）、郵件（SMTP)、遠端連線(Telnet)、檔案(FTP)傳送就用TCP      UDP是面向訊息的協議，通訊時不需要建立串連，資料的傳輸自然是不可靠的，UDP一般用於多點通訊和即時的資料業務，比如語音廣播、視頻、QQ、TFTP(簡單檔案傳送）、SNMP（簡易網路管理通訊協定）、RTP（即時傳送協議）RIP（路由資訊協議，如報告股票市場，航空資訊）、DNS(網域名稱解釋）。注重速度流暢。  【TCP串連的三向交握】     要瞭解TCP，一定要知道"三向交握，四次拜拜"所謂的三向交握，就是發送資料前必須建立的串連叫三向交握，握手完了才開始發的，這也就是連線導向的意思。      第一次握手：用戶端發送syn包(syn=j)到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認；    第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發送一個SYN包（syn=k），                即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態；    第三向交握：用戶端收到伺服器的SYN＋ACK包，向伺服器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，用戶端                和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三向交握。     （四）FTP      檔案傳輸通訊協定（File Transfer Protocol, FTP）是TCP/IP網路上兩台電腦傳送檔案的協議，FTP是在TCP/IP網路和INTERNET上最早使用的協議之一，它屬於網路通訊協定組的應用程式層。FTP客戶機可以給伺服器發出命令來下載檔案，上傳檔案，建立或改變伺服器上的目錄。