TCP、UDP、HTTP、HTTPS之前的区别

Easter79 等级 194 0 0

网络由下往上分为:

物理层---

数据链路层---

网络层 --  IP协议

传输层 --  TCP协议

会话层 --

表示层和应用层 --  HTTP协议

TCP、UDP、HTTP、HTTPS之前的区别

1、TCP/IP连接

TCP传输控制协议,是一种提供可靠数据传输的通用协议

手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端机通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”:

第一次握手:客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求,断开过程需要经过“四次握手”(过程就不细写了,就是服务器和客户端交互,最终确定断开)。

UDP协议

UDP 用户数据报协议,是一个面向无连接的协议。采用该协议不需要两个应用程序先建立连接。UDP协议不提供差错恢复,不能提供数据重传,因此该协议传输数据安全性差。

(1)、TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接

(2)、TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;UDP尽最大努力交付,即不保证可靠交付

2、HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol ),是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

1)在HTTP 1.0中,客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接,在处理完本次请求后,就自动释放连接。

2)在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求,并且多个请求可以重叠进行,不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接,因此HTTP连接是一种“短连接”,要保持客户端程序的在线状态,需要不断地向服务器发起连接请求。通常的做法是即时不需要获得任何数据,客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求,服务器在收到该请求后对客户端进行回复,表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求,则认为客户端“下线”,若客户端长时间无法收到服务器的回复,则认为网络已经断开。

 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协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。

    应用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

3.2 建立socket连接

 建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket ,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。

服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。

客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。

连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

 4、SOCKET连接与TCP/IP连接

创建Socket连接时,可以指定使用的传输层协议,Socket可以支持不同的传输层协议(TCP或UDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。

 socket则是对TCP/IP协议的封装和应用(程序员层面上)。也可以说,TPC/IP协议是传输层协议,主要解决数据 如何在网络中传输,而HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。关于TCP/IP和HTTP协议的关系,网络有一段比较容易理解的介绍:

“我们在传输数据时,可以只使用(传输层)TCP/IP协议,但是那样的话,如 果没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用到应用层协议,应用层协议有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也 可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”

我们平时说的最多的socket是什么呢,实际上socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。 实际上,Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket 编程接口在设计的时候,就希望也能适应其他的网络协议。所以说,Socket的出现 只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已,是对TCP/IP协议的抽象,从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口,比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理解:

“TCP/IP只是一个协议栈,就像操作系统的运行机制一样,必须要具体实现,同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口,比如win32编程接口一样,TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口。” 

实际上,传输层的TCP是基于网络层的IP协议的,而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的,而Socket本身不算是协议,就像上面所说,它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。socket是对端口通信开发的工具,它要更底层一些.

5、Socket连接与HTTP连接

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接,因此Socket连接一旦建立,通信双方即可开始相互发送数据内容,直到双方连接断开。但在实际网络应用中,客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点,例如 路由器、网关、防火墙等,大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连,因此需要通过轮询告诉网络,该连接处于活跃状态。

 而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式,不仅在请求时需要先建立连接,而且需要客户端向服务器发出请求后,服务器端才能回复数据。

很多情况下,需要服务器端主动向客户端推送数据,保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接,服务器就可以直接将数据传送给客户端;若双方建立的是HTTP连接,则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端,因此,客户端定时向服务器端发送连接请求,不仅可以保持在线,同时也是在“询问”服务器是否有新的数据,如果有就将数据传给客户端。

http协议是应用层的协义 

有个比较形象的描述:HTTP是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机,提供了网络通信的能力。 术语TCP/IP代表传输控制协议/网际协议,指的是一系列协议。“IP”代表网际协议,TCP和UDP使用该协议从一个网络传送数据包到另一个网络。把 IP想像成一种高速公路,它允许其它协议在上面行驶并找到到其它电脑的出口。 TCP和UDP是高速公路上的“卡车”,它们携带的货物就是像HTTP,文件传输协议FTP这样的协议等。 

两个计算机之间的交流无非是两个端口之间的数据通信,具体的数据会以什么样的形式展现`是以不同的应用层协议来定义的`如HTTP`FTP`...

https

HTTPS(全称:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL。 它是一个URI scheme(抽象标识符体系),句法类同http:体系。用于安全的HTTP数据传输。https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层(在HTTP与TCP之间)。

https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费。http是超文本传输协议,信息是明文传输,https 则是具有安全性的ssl加密传输协议http和https使用的是完全不同的连接方式用的端口也不一样,前者是80,后者是443。

(3)、TCP面向字节流,实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的 UDP没有拥塞控制,因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低(对实时应用很有用,如IP电话,实时视频会议等)

(4)、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信

(5)、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小,只有8个字节

(6)、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道

TCP,UDP区别

TCP与UDP基本区别  

1.基于连接与无连接  

2.TCP要求系统资源较多,UDP较少;   

3.UDP程序结构较简单   

4.流模式(TCP)与数据报模式(UDP);   

5.TCP保证数据正确性,UDP可能丢包   

6.TCP保证数据顺序,UDP不保证 

UDP应用场景:   

1.面向数据报方式  

2.网络数据大多为短消息   

3.拥有大量Client  

4.对数据安全性无特殊要求  

5.网络负担非常重,但对响应速度要求高  

具体编程时的区别   

 1.socket()的参数不同    

2.UDP Server不需要调用listen和accept    

3.UDP收发数据用sendto/recvfrom函数    

4.TCP:地址信息在connect/accept时确定    

5.UDP:在sendto/recvfrom函数中每次均 需指定地址信息    

6.UDP:shutdown函数无效  

编程区别    

  通常我们在说到网络编程时默认是指TCP编程,即用前面提到的socket函数创建一个socket用于TCP通讯,函数参数我们通常填为SOCK_STREAM。即socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0),这表示建立一个socket用于流式网络通讯。 

SOCK_STREAM这种的特点是面向连接的,即每次收发数据之前必须通过connect建立连接,也是双向的,即任何一方都可以收发数据,协议本身提供了一些保障机制保证它是可靠的、有序的,即每个包按照发送的顺序到达接收方。

而SOCK_DGRAM这种是User Datagram Protocol协议的网络通讯,它是无连接的,不可靠的,因为通讯双方发送数据后不知道对方是否已经收到数据,是否正常收到数据。任何一方建立一个socket以后就可以用sendto发送数据,也可以用recvfrom接收数据。根本不关心对方是否存在,是否发送了数据。它的特点是通讯速度比较快。大家都知道TCP是要经过三次握手的,而UDP没有。

基于上述不同,UDP和TCP编程步骤也有些不同,如下:

TCP:
TCP编程的服务器端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind(); 
  4、开启监听,用函数listen(); 
  5、接收客户端上来的连接,用函数accept(); 
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、关闭网络连接; 
  8、关闭监听; 

TCP编程的客户端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选 
  4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性; 
  5、连接服务器,用函数connect(); 
  6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write(); 
  7、关闭网络连接;

UDP:
与之对应的UDP编程步骤要简单许多,分别如下: 
  UDP编程的服务器端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind(); 

4、循环接收数据,用函数recvfrom(); 
  5、关闭网络连接; 

UDP编程的客户端一般步骤是: 
  1、创建一个socket,用函数socket(); 
  2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选 
  3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选 
  4、设置对方的IP地址和端口等属性; 
  5、发送数据,用函数sendto(); 
  6、关闭网络连接;

UDP补充:
   UDP不提供复杂的控制机制,利用IP提供面向无连接的通信服务。并且它是将应用程序发来的数据在收到的那一刻,立刻按照原样发送到网络上的一种机制。即使是出现网络拥堵的情况下,UDP也无法进行流量控制等避免网络拥塞的行为。此外,传输途中如果出现了丢包,UDO也不负责重发。甚至当出现包的到达顺序乱掉时也没有纠正的功能。如果需要这些细节控制,那么不得不交给由采用UDO的应用程序去处理。换句话说,UDP将部分控制转移到应用程序去处理,自己却只提供作为传输层协议的最基本功能。UDP有点类似于用户说什么听什么的机制,但是需要用户充分考虑好上层协议类型并制作相应的应用程序。

TCP补充:
  TCP充分实现了数据传输时各种控制功能,可以进行丢包的重发控制,还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在UDP中都没有。此外,TCP作为一种面向有连接的协议,只有在确认通信对端存在时才会发送数据,从而可以控制通信流量的浪费。TCP通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。

TCP,UDP,HTTP应用场景

Socket实现服务器与客户端之间的物理连接,并进行数据传输。主要有TCP/UDP两个协议。Socket处于网络协议的传输层。

TCP:传输控制协议,面向连接的的协议,稳定可靠。当客户和服务器彼此交换数据前,必须先在双方之间建立一个TCP连接,之后才能传输数据。 UDP:广播式数据传输,UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快。

优点:1.传输数据为字节级,传输数据可自定义,数据量小。相应的移动端开发,手机费用低

      2.传输数据时间短,性能高

      3.适合C/S之间信息实时交互

      4.可以加密,数据安全性高

缺点: 1.需要对传输的数据进行解析,转化为应用级的数据

       2.对开发人员的开发水平要求高

       3.相对于Http协议传输,增加了开发量

Http请求主要有http协议,基于http协议的soap协议,常见的http数据请求方式有get和post,web服务

优点:1.基于应用级的接口使用方便

      2.要求的开发水平不高,容错性强

缺点: 1.传输速度慢,数据包大。

       2.如实现实时交互,服务器性能压力大

       3.数据传输安全性差

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