android 網路編程--socket tcp/ip udp http之間的關係

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網路七層由下往上分別為物理層、資料連結層、網路層、傳輸層、會話層、展示層和應用程式層，一般編程人員接觸最多的就是應用程式層和運輸層，再往下的就是所謂的媒體層了，不是我們研究的對象。

下面是應用程式層、運輸層，網路層、鏈路層通訊協定概圖。我們經常接觸到的一般是：

http協議：應用程式層協議，並且http協議是基於tcp串連的，主要解決的是如何封裝協議的

tcp協議：運輸層協議，通常也叫做tcp/ip協議，主要解決資料如何在網路中傳輸

udp協議：運輸層協議，使用者資料包通訊協定，不可靠的協議，只負責把應用程式層的協議的資料傳送到ip層的資料報，而不管資料是否到達。

ip協議：網路層。

socket串連：長串連

http串連：短串連

下面詳細介紹網路通訊中的幾個概念與原理：

（1）Socket(通訊端):

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。

ps：說白了，socket就是一組調用介面（API），封裝了做tcp/ip開發的網路介面，通過Socket，我們才能使用TCP/IP協議。

（2）Tcp串連：

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。     握手過程中傳送的包裡不包含資料，三向交握完畢後，用戶端與伺服器才正式開始傳送資料。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 串連之前，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，斷開過程需要經過“四次握手”。

（3）Socket串連:

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。

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。

1。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。

2。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。

3。串連確認：當服 務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。

（4）Http串連：

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。

（5）TCP/IP協議和Http協議之間的關係：

TPC/IP協議是傳輸層協議，主要解決資料 如何在網路中傳輸，而HTTP是應用程式層協議，主要解決如何封裝資料，而socket則是對TCP/IP協議的封裝和應用（程式員層面上）。實際上http協議就是建立在tcp/ip協議之上的。關於TCP/IP和HTTP協議的關係：

“我們在傳輸資料時，可以只使用（傳輸層）TCP/IP協議，但是那樣的話，如 果沒有應用程式層，便無法識別資料內容，如果想要使傳輸的資料有意義，則必須使用到應用程式層協議，應用程式層協議有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也 可以自己定義應用程式層協議。WEB使用HTTP協議作應用程式層協議，以封裝HTTP文本資訊，然後使用TCP/IP做傳輸層協議將它發到網路上。”

（6）Socket和TCP/IP協議之間的關係：

socket是對TCP/IP協議的封裝，Socket本身並不是協議，而是一個調用介面（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協議。 實際上，Socket跟TCP/IP協議沒有必然的聯絡。Socket編程介面在設計的時候，就希望也能適應其他的網路通訊協定。所以說，Socket的出現 只是使得程式員更方便地使用TCP/IP協議棧而已，是對TCP/IP協議的抽象，從而形成了我們知道的一些最基本的函數介面，比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。網路有一段關於socket和TCP/IP協議關係的說法比較容易理 解：

“TCP/IP只是一個協議棧，就像作業系統的運行機制一樣，必須要具體實現，同時還要提供對外的操作介面。這個就像作業系統會提供標準的編程介面，比如win32編程介面一樣，TCP/IP也要提供可供程式員做網路開發所用的介面，這就是Socket編程介面。”

（7）tcp/ip協議, http協議，socket三者之間的關係：

實際上，傳輸層的TCP是基於網路層的IP協議的，而應用程式層的HTTP協議又是基於傳輸層的TCP協議的，而Socket本身不算是協議，它只是提供了一個針對TCP或者UDP編程的介面。

（8）tcp協議和udp協議之間的區別：

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

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。 

 （9）FTP協議：

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。

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