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iOS网络HTTP、TCP、UDP、Socket 知识总结
2019-03-22 16:25 评论:0 阅读:1884 uncle鹏
ios 网络编程

一、前言

     以下是我自己的学习加理解,分享给大家,同时也算是自己做的笔记吧,俗话说好记性不如烂笔头,希望来的你能有所帮助,有什么理解不到位的地方,还请大神些多多指教。

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二、网络模型

OSI 七层模型:我们一般使用的网络数据传输由下而上共有七层,分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。  808763-20160503155619841-1535147252.gif

OSI网络七层模型 TCP/IP模型:TCP/IP 模型分为四层,由下而上分别为网络接口层、网络层、传输层、应用层。

 808763-20160503170145716-1621254072.jpg TCP/IP网络模型 三、概念

短连接:

连接 -> 传输数据->关闭连接。就建立一次,但任务结束就中断连接。

长连接:

连接 -> 传输数据 -> 保持连接 -> 传输数据。。。-> 关闭连接。是指连接后不管是否使用都保持连接,但安全性较差。

长连接、短连接用法:

     长连接多用于操作频繁,点对点的通讯,而且连接数不能太多的情况下。每个TCP连接都需要三步握手,这需要时间,如果每个操作都是先连接,再操作的话那么处理 速度会降低很多,所以每个操作完后都不断开,次处理时直接发送数据包就OK了,不用建立TCP连接。例如:数据库的连接用长连接, 如果用短连接频繁的通信会造成Socket错误,而且频繁的Socket创建也是对资源的浪费。
    而像WEB网站的http服务一般都用短链接,因为长连接对于服务端来说会耗费一定的资源,而像WEB网站这么频繁的成千上万甚至上亿客户端的连接用短连接 会更省一些资源,如果用长连接,而且同时有成千上万的用户,如果每个用户都占用一个连接的话,那可想而知吧。所以并发量大,但每个用户无需频繁操作情况下 需用短连好。

总之,长连接和短连接的选择要视情况而定。

HTTP

http连接:

http协议即超文本传送协议,是web联网的基础,也是手机联网常用协议之一,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“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。

Socket

   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。

    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。

 808763-20160503170622466-1166765855.jpg socket 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。

Socket连接与TCP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。

TCP与UDP的区别

      TCP:面向连接、传输可靠(保证数据正确性,保证数据顺序)、用于传输大量数据(流模式)、速度慢,建立连接需要开销较多(时间,系统资源)。

      UDP:面向非连接、传输不可靠、用于传输少量数据(数据包模式)、速度快。

TCP三次握手:指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务器总共发送3个包。

      第一次握手:客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算连接的服务器的端口,以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

      第二次握手:服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时,将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的序列号加1以,即X+1。

       第三次握手:客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0,ACK标志位为1。并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方.并且在数据段放写序列号的+1。

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tcp三次握手 QQ、微信为什么是UDP而不是TCP:

       像腾讯QQ之类的大规模即时通讯软件,经常性的是几千万用户同时在线 如果都采用长连接的方式。岂不是要服务器的硬件防火墙监控数千万个连接了,就算分布式服务端能承受这么多用户 网关也受不了,而且有理由相信服务器也受不了 。所以对于大规模即时通讯,尤其是用户数量众多 肯定不能用TCP常连接的方式,这种方式只适合于小规模的即时通讯,如局域网,公司内部的即时通讯等 对于大规模的,用户数量众多的C/S软件 应当采用UDP协议进行数据传输,网关就不停收发数据包就可以了。 

       使用TCP协议和客户端进行短命连接,用了就关 比如客户登陆请求好友列表,我们就和他建立TCP连接发给他好友列表,然后关掉连接 当用户要给另外一个客户发信心我们再建立连接,数据传完我们又关掉连接 这种方式,无疑服务器可以承载更多的用户登陆。但是缺点也是非常明显的 一般情况下我们接收的数据都不大,每次发一点点消息都要建立连接 TCP本来就比较消耗网络资源,这样毫无规律的断断连连 连连断断,加上本来这种方式就有较高的延迟 也不适合大规模的即时通讯

       事实上,在Internet上传输的UDP包从A发送给B 它完整地到达几率一般情况下还是相当之高的。我们开发一个多用户的即时通讯软件 采用UDP传输消息的时候,报文被划分成包 一个UDP包究竟是多大?经过我的了解一个UDP用户包最大大小是64KB 根据网络状况,实际在传输包的时候可能把包划成若干个分片 一个分片的最大大小是1640B 可以保存好几百个汉字。UDP协议提供数据报机制传输信息 如果报文比较长,比如一个文件,一个图片 要被划分成若干个数据包,由于对于一般的文字消息和其它指令都是比较小的 它们会被放在一个包里面,由于UDP是无连接的 不可靠的,如果发生丢包,不会重传 所以不能保证数据包能完整并准确地到达目的地,但是对于我们的即时通讯软件来说 一般的聊天信息比较小,比如我们给一个好友发送一条聊天信息“今天我很高兴”,会不会服务器转发的时候只收到“今天我很高”,再传给好友的时候变成了“今天”,答案是不会发生这种情况的 UDP虽然描述是不可靠,不过依然在数据包中包含了头信息描述了包的大小等信息,在包进行转发的过程中 如果数据不完整,是会被网络设备发现的,比如中途一个转发这个包的路由器发现了一个不完整的UDP包会直接丢弃,如果是TCP 当有包被丢弃了会进行重传,对于UDP 包在传输过程中由于数据的缺失被丢弃不会进行重传 我们顶多就是一条信息发送失败了,而这种概率一般情况下是非常低的 。

开发时到底选择TCP还是UDP:

    如果是由客户端间歇性的发起无状态的查询,并且偶尔发生延迟是可以容忍,那么使用HTTP/HTTPS吧。

    如果客户端和服务器都可以独立发包,但是偶尔发生延迟可以容忍(比如:在线的纸牌游戏,许多MMO类的游戏),那么使用TCP长连接吧。

    如果客户端和服务器都可以独立发包,而且无法忍受延迟(比如:大多数的多人动作类游戏,一些MMO类游戏),那么使用UDP吧。

基本TCP客户—服务器程序设计基本框架

 808763-20160503164626904-1415682833.jpg tcp 基本UDP客户—服务器程序设计基本框架流程图

 808763-20160503164714622-1701103541.jpg udp 总结

其中知识还有很多,我只是写出了我暂时的理解,班门弄斧,见笑。双击666,老铁没毛病,哈哈哈。

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