TCP/IP三次握手和HTTP過程

1、TCP連接

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手機能夠使用聯(lián)網(wǎng)功能是因為手機底層實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議，可以使手機終端通過無線網(wǎng)絡建立TCP連接。TCP協(xié)議可以對上層網(wǎng)絡提供接口，使上層網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸建立在“無差別”的網(wǎng)絡之上。

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)到服務器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務器確認；

第二次握手：服務器收到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，此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài)；

第三次握手：客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務器進入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閉連接之前，TCP 連接都將被一直保持下去。斷開連接時服務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，就是服務器和客戶端交互，最終確定斷開）

2、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，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器回送響應，在請求結束后，會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。

1）在HTTP 1.0中，客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接，在處理完本次請求后，就自動釋放連接。

2）在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求，并且多個請求可以重疊進行，不需要等待一個請求結束后再發(fā)送下一個請求。

由于HTTP在每次請求結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)，需要不斷地向服務器發(fā)起連接請求。通常的做法是即時不需要獲得任何數(shù)據(jù)，客戶端也保持每隔一段固定的時間向服務器發(fā)送一次“保持連接”的請求，服務器在收到該請求后對客戶端進行回復，表明知道客戶端“在線”。若服務器長時間無法收到客戶端的請求，則認為客戶端“下線”，若客戶端長時間無法收到服務器的回復，則認為網(wǎng)絡已經(jīng)斷開。

3、SOCKET原理

3.1套接字（socket）概念

套接字（socket）是通信的基石，是支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡通信的基本操作單元。它是網(wǎng)絡通信過程中端點的抽象表示，包含進行網(wǎng)絡通信必須的五種信息：連接使用的協(xié)議，本地主機的IP地址，本地進程的協(xié)議端口，遠地主機的IP地址，遠地進程的協(xié)議端口。

應用層通過傳輸層進行數(shù)據(jù)通信時，TCP會遇到同時為多個應用程序進程提供并發(fā)服務的問題。多個TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個 TCP協(xié)議端口傳輸數(shù)據(jù)。為了區(qū)別不同的應用程序進程和連接，許多計算機操作系統(tǒng)為應用程序與TCP／IP協(xié)議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層可以和傳輸層通過Socket接口，區(qū)分來自不同應用程序進程或網(wǎng)絡連接的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務。

3.2建立socket連接
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 ，另一個運行于服務器端，稱為ServerSocket 。

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

服務器監(jiān)聽：服務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)絡狀態(tài)，等待客戶端的連接請求。

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

連接確認：當服務器端套接字監(jiān)聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時，就響應客戶端套接字的請求，建立一個新的線程，把服務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。

4、SOCKET連接與TCP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），當使用TCP協(xié)議進行連接時，該Socket連接就是一個TCP連接。

5、Socket連接與HTTP連接

由于通常情況下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。但在實際網(wǎng) 絡應用中，客戶端到服務器之間的通信往往需要穿越多個中間節(jié)點，例如路由器、網(wǎng)關、防火墻等，大部分防火墻默認會關閉長時間處于非活躍狀態(tài)的連接而導致 Socket 連接斷連，因此需要通過輪詢告訴網(wǎng)絡，該連接處于活躍狀態(tài)。

而HTTP連接使用的是“請求—響應”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器發(fā)出請求后，服務器端才能回復數(shù)據(jù)。

很多情況下，需要服務器端主動向客戶端推送數(shù)據(jù)，保持客戶端與服務器數(shù)據(jù)的實時與同步。此時若雙方建立的是Socket連接，服務器就可以直接將數(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”服務器是否有新的數(shù)據(jù)，如果有就將數(shù)據(jù)傳給客戶端。TCP(Transmission Control Protocol)　傳輸控制協(xié)議

TCP是主機對主機層的傳輸控制協(xié)議，提供可靠的連接服務，采用三次握手確認建立一個連接:

位碼即tcp標志位,有6種標示:SYN(synchronous建立聯(lián)機) ACK(acknowledgement 確認) PSH(push傳送) FIN(finish結束) RST(reset重置) URG(urgent緊急)

Sequence number(順序號碼) Acknowledge number(確認號碼)

第一次握手：主機A發(fā)送位碼為syn＝1,隨機產(chǎn)生seq number=1234567的數(shù)據(jù)包到服務器，主機B由SYN=1知道，A要求建立聯(lián)機；

第二次握手：主機B收到請求后要確認聯(lián)機信息，向A發(fā)送ack number=(主機A的seq+1),syn=1,ack=1,隨機產(chǎn)生seq=7654321的包

第三次握手：主機A收到后檢查ack number是否正確，即第一次發(fā)送的seq number+1,以及位碼ack是否為1，若正確，主機A會再發(fā)送ack number=(主機B的seq+1),ack=1，主機B收到后確認seq值與ack=1則連接建立成功。

完成三次握手，主機A與主機B開始傳送數(shù)據(jù)。

在TCP/IP協(xié)議中，TCP協(xié)議提供可靠的連接服務，采用三次握手建立一個連接。
第一次握手：建立連接時，客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務器確認；
第二次握手：服務器收到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，此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài)；第三次握手：客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。完成三次握手，客戶端與服務器開始傳送數(shù)據(jù).

實例:

IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: S 3626544836:3626544836
IP 192.168.1.123.7788 > 192.168.1.116.3337: S 1739326486:1739326486 ack 3626544837
IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: ack 1739326487,ack 1

第一次握手：192.168.1.116發(fā)送位碼syn＝1,隨機產(chǎn)生seq number=3626544836的數(shù)據(jù)包到192.168.1.123,192.168.1.123由SYN=1知道192.168.1.116要求建立聯(lián)機;

第二次握手：192.168.1.123收到請求后要確認聯(lián)機信息，向192.168.1.116發(fā)送ack number=3626544837,syn=1,ack=1,隨機產(chǎn)生seq=1739326486的包;

第三次握手：192.168.1.116收到后檢查ack number是否正確，即第一次發(fā)送的seq number+1,以及位碼ack是否為1，若正確，192.168.1.116會再發(fā)送ack number=1739326487,ack=1，192.168.1.123收到后確認seq=seq+1,ack=1則連接建立成功。

TCP的作用是流量控制，主要是控制數(shù)據(jù)流的傳輸。下面以瀏覽網(wǎng)頁為例，根據(jù)自身理解來解釋一下這個過程。（注：第二個ack屬于代碼段ack位）

pc瀏覽服務器網(wǎng)頁此過程不包括域名查詢，只描述TCP與http數(shù)據(jù)流的變化。
一、pc與http服務器進行三次握手來建立連接。
1.pc：seq=0 ack=0 syn=1 ack=0 發(fā)送給服務器建立同步請求。
2.server： seq=0 ack=1 syn=1 ack=1 發(fā)送給客戶端建立同步響應.
3.pc:seq=1 ack=1 syn=0 ack=1 發(fā)送給服務器,三次握手完成建立同步信息成功.
4.pc產(chǎn)生http數(shù)據(jù)消息,向服務器發(fā)送get請求.
5.服務器收到請求并發(fā)送TCP確認,然后發(fā)送http數(shù)據(jù)信息給客戶端的瀏覽器.
6.客戶端收到服務器的http信息,然后發(fā)送TCP確認信息給服務器.
7.客戶端發(fā)送FIN+ACK給服務器,要求結束數(shù)據(jù)傳輸.
8.服務器發(fā)送TCP確認消息用于確認pc的TCP的FIN消息
9.服務器向客戶端發(fā)送FIN+ACK消息用于結束TCP會話.
10.客戶端發(fā)送確認信息給服務器,整個會話結束.