一、OSI 網(wǎng)絡(luò)七層模型

第一層：應(yīng)用層，定義了用于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信和傳輸數(shù)據(jù)的接口；（Http協(xié)議位于該層）

第二層：表示層，定義不同系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸格式，編碼和解碼規(guī)范等；

第三層：會話層，管理用戶的會話，控制用戶間邏輯連接的建立和中斷；

第四層：傳輸層，管理著網(wǎng)絡(luò)中端到端的數(shù)據(jù)傳輸；（Tcp協(xié)議位于該層）

第五層：網(wǎng)絡(luò)層，定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間如何傳輸數(shù)據(jù)；（IP位于該層）

第六層：鏈路層，將上面的網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包封裝成數(shù)據(jù)幀，便于物理層傳輸；

第七層：物理層，這一層主要就是傳輸這些二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

二、TCP連接

建立起一個TCP連接需要經(jīng)過“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(jìn)入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)；
• 第二次握手：服務(wù)器收到syn包，必須確認(rèn)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(jìn)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(rèn)包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)器進(jìn)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。

SYN攻擊就是利用三次握手的第二次握手時進(jìn)行的，這時候服務(wù)器處于SYN_RECV狀態(tài)，等待客戶端進(jìn)行確認(rèn)ACK，SYN會偽造不存在的源IP，就會有大量的鏈接處于等待或重試發(fā)送SYN+ACK包，導(dǎo)致該階段隊列持續(xù)增長，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)正常請求被丟棄。

三、HTTP連接

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(jī)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(diǎn)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”。

由于HTTP在每次請求結(jié)束后都會主動釋放連接，因此HTTP連接是一種“短連接”。

要保持客戶端程序的在線狀態(tài)，需要不斷地向服務(wù)器發(fā)起連接請求，通常情況下即使不需要獲得任何數(shù)據(jù)，客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務(wù)器發(fā)送一次“保持連接”的請求，服務(wù)器在收到該請求后對客戶端進(jìn)行回復(fù)，表明知道客戶端“在線”。若服務(wù)器長時間無法收到客戶端的請求，則認(rèn)為客戶端“下線”，若客戶端長時間無法收到服務(wù)器的回復(fù)，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)斷開。

四、SOCKET連接與HTTP連接

通常情況下Socket連接就是TCP連接，因此Socket連接一旦建立，通信雙方即可開始相互發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容，直到雙方連接斷開。但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，客戶端到服務(wù)器之間的通信往往需要穿越多個中間節(jié)點(diǎn)，例如路由器、網(wǎng)關(guān)、防火墻等，大部分防火墻默認(rèn)會關(guān)閉長時間處于非活躍狀態(tài)的連接而導(dǎo)致 Socket 連接斷連，因此需要通過輪詢告訴網(wǎng)絡(luò)，該連接處于活躍狀態(tài)。

而HTTP連接使用的是“請求—響應(yīng)”的方式，不僅在請求時需要先建立連接，而且需要客戶端向服務(wù)器發(fā)出請求后，服務(wù)器端才能回復(fù)數(shù)據(jù)。

很多情況下，需要服務(wù)器端主動向客戶端推送數(shù)據(jù)，保持客戶端與服務(wù)器數(shù)據(jù)的實(shí)時與同步。此時若雙方建立的是Socket連接，服務(wù)器就可以直接將數(shù)據(jù)傳送給客戶端；若雙方建立的是HTTP連接，則服務(wù)器需要等到客戶端發(fā)送一次請求后才能將數(shù)據(jù)傳回給客戶端，因此，客戶端定時向服務(wù)器端發(fā)送連接請求，不僅可以保持在線，同時也是在“詢問”服務(wù)器是否有新的數(shù)據(jù)，如果有就將數(shù)據(jù)傳給客戶端。

相關(guān)視頻推薦

看完《tcp/ip詳解》不能coding的，一次課開啟設(shè)計tcp/ip協(xié)議棧

深入聊聊websocket協(xié)議，tcp分包與粘包解決方案

學(xué)習(xí)地址：C/C++Linux服務(wù)器開發(fā)/后臺架構(gòu)師【零聲教育】-學(xué)習(xí)視頻教程-騰訊課堂

需要C/C++ Linux服務(wù)器架構(gòu)師學(xué)習(xí)資料加qun812855908獲?。ㄙY料包括C/C++，Linux，golang技術(shù)，Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒體，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，協(xié)程，DPDK，ffmpeg等），免費(fèi)分享

五、SOCKET連接與TCP/IP連接

創(chuàng)建Socket連接時，可以指定使用的傳輸層協(xié)議，Socket可以支持不同的傳輸層協(xié)議（TCP或UDP），當(dāng)使用TCP協(xié)議進(jìn)行連接時，該Socket連接就是一個TCP連接。

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：

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。

平時說的最多的socket是什么呢，實(shí)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，才能使用TCP/IP協(xié)議。

實(shí)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，從而形成了一些最基本的函數(shù)接口，比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。

TCP/IP只是一個協(xié)議棧，就像操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制一樣，必須要具體實(shí)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。

實(shí)際上，傳輸層TCP是基于網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議的，而應(yīng)用層HTTP協(xié)議又是基于傳輸層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。

總結(jié)：

• HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，定義的是傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)容以及格式的規(guī)范。
• TCP是底層通訊協(xié)議，定義的是數(shù)據(jù)傳輸和連接方式的規(guī)范。
• Socket可以支持不同的傳輸層協(xié)議（TCP/UDP），當(dāng)使用TCP協(xié)議進(jìn)行連接時，該Socket連接就是一個TCP連接，Socket是發(fā)動機(jī)，提供了網(wǎng)絡(luò)通信的能力

六、什么是單工、半雙工、全雙工通信？

• 單工：信息只能單向傳送；
• 半雙工：信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送；
• 全雙工：信息能夠同時雙向傳送。

七、WebSocket與Socket的關(guān)系

Socket其實(shí)并不是一個協(xié)議，而是為了方便使用TCP/UDP而抽象出來的一層，是位于應(yīng)用層和傳輸控制層之間的一組接口。

Socket是應(yīng)用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口，提供一套調(diào)用TCP/IP協(xié)議的API。在設(shè)計模式中，Socket其實(shí)就是一個門面模式，它把復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議族隱藏在Socket接口后面，對用戶來說，一組簡單的接口就是全部，讓Socket去組織數(shù)據(jù)，以符合指定的協(xié)議。

當(dāng)兩臺主機(jī)通信時，必須通過Socket連接，Socket則利用TCP/IP協(xié)議建立TCP連接。TCP連接則更依靠于底層的IP協(xié)議，IP協(xié)議的連接則依賴于鏈路層等更低層次。

WebSocket就像HTTP一樣，是一個典型的應(yīng)用層協(xié)議。

總結(jié)：

• Socket是傳輸控制層接口，WebSocket是應(yīng)用層協(xié)議。

八、WebSocket與HTTP的關(guān)系

WebSocket是HTML5規(guī)范提出的一種協(xié)議。HTML5 Web Sockets規(guī)范定義了Web Sockets API，支持頁面使用Web Socket協(xié)議與遠(yuǎn)程主機(jī)進(jìn)行全雙工的通信。它引入了WebSocket接口并且定義了一個全雙工的通信通道，通過一個單一的套接字在Web上進(jìn)行操作。

HTML5 Web Sockets以最小的開銷高效地提供了Web連接。相較于經(jīng)常需要使用推送實(shí)時數(shù)據(jù)到客戶端甚至通過維護(hù)兩個HTTP連接來模擬全雙工連接的舊的輪詢或長輪詢（Comet）來說，這就極大的減少了不必要的網(wǎng)絡(luò)流量與延遲。

相同點(diǎn)：

• 都是一樣基于TCP的，都是可靠性傳輸協(xié)議。
• 都是應(yīng)用層協(xié)議。

不同點(diǎn)：

• WebSocket是雙向通信協(xié)議，模擬Socket協(xié)議，可以雙向發(fā)送或接受信息。HTTP是單向的。
• WebSocket是需要瀏覽器和服務(wù)器握手進(jìn)行建立連接的。而http是瀏覽器發(fā)起向服務(wù)器的連接，服務(wù)器預(yù)先并不知道這個連接。

聯(lián)系：

• WebSocket在建立握手時，數(shù)據(jù)是通過HTTP傳輸?shù)摹５墙⒅?，在真正傳輸時候是不需要HTTP協(xié)議的。

WebSocket連接的過程：

總結(jié)：

• 在WebSocket中，只需要服務(wù)器和瀏覽器通過HTTP協(xié)議進(jìn)行一個握手的動作，然后單獨(dú)建立一條TCP通信通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。