网络通信协议--程序开发必备基本概念

TCP的 “三次握手” 和“四次挥手”

 

 

了解HTTP协议

 

客户端：通过发送请求获取服务器资源的Web浏览器等就叫做客户端。

 

Web浏览器作为客户端，一个为服务器，Web浏览器通过指定的访问地址获取服务器上的资源，服务器使用HTTP协议的通信返回到Web浏览器。

 

Web是建立在HTTP协议上通信的，HTTP为超文本传输协议作为规范（或是严谨说法，超文本转移协议），完成从客户端到服务器端等一系列工作流程。

 

 

什么是HTTP协议呢？

 

HTTP叫做超文本传输协议，它是TCP/IP协议的一个应用层协议，用于定义Web浏览器与Web服务器之间的交换数据的过程，客户端连上web服务器后，若想获得web服务器中的某个web资源，需要遵循一定的通讯格式，HTTP协议用于定义客户端和web服务器端通讯的格式。

 

 

 

HTTP的出现，在1989年，互联网是少数人的，为了致力于全世界的研究者们进行知识共享，诞生了HTTP，有人提出了一种让远隔两地的研究者们共享知识的设想，借助多文档之间相互关联形成的超文本，连成可相互参阅的WWW，万维网。

 

3项www构建技术分别是

 

SGML：Standard Generalized Markup Language

标准通用标记语言

 

HTML：HyperText Markup Language

超文本标记语言

 

HTTP：HyperText Transfer Protocol

超文本传输协议

 

URL：Uniform Resource Locator

统一资源定位符

 

1. 把SGML作为页面的文本标记语言的HTML；
2. 作为文档传递协议的HTTP；
3. 指定文档所在地址的URL

 

HTTP是因特网的多媒体信使，每天有多少图片，页面，文件，电影，音频文件和其他资源都在因特网上面，HTTP可以从遍布世界的Web服务器上将这些信息快速，可靠地移到人们的Web浏览器上。

 

Web客户端和服务器，Web内容存储在Web服务器上的，所使用的是HTTP协议，如果HTTP客户端发出请求，服务器会提供因特网中的数据，客户端向服务器发送HTTP请求，服务器会在HTTP响应中回送所请求的数据。

 

HTTP客户端和HTTP服务器共同构成了万维网的基本组件。

 

Web服务器是Web资源的存储库，Web资源是Web内容的源头，Web资源可以包含任意内容，所有一切内容都是Web资源提供的。

 

 

URI和URL

 

每个Web服务器资源都是有一个名字的，因为这样客户端就可以选取它要的资源了，URI，服务器资源名，为统一资源标识符，URI是名字一样，像因特网上的邮政地址，是世界范围内唯一的标识并定位信息资源。URI分两种形式，为URL和URN。

 

URL为统一资源定位符，是资源标识符最常见的形式，描述了一台特定服务器上某资源的特定位置，URN为统一资源名，为大范围使用，它是作为特定内容的唯一名称使用的，与资源所在地无关。

 

计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法，不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议(protocol)。

 

 

 

 

 

 

TCP/IP 的分层管理

TCP/IP 是互联网相关各类协议族的总称。TCP/IP是指TCP和IP这两种协议。TCP/IP是在IP协议的通信过程中，使用到的协议族的统称。

 

TCP/IP协议族按层次分别为 应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。可以按照不同的模型分4层或者是7层。

 

将TCP/IP分为5层，越靠下越接近硬件。

 

应用层，应用程序收到传输层的数据后，接下来就是要进行解读，解读必须要先规定好格式，而应用层就是规定应用程序的数据格式，主要协议有HTTP等。

 

传输层，该层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，传输层有两个传输协议为TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），TCP是一个可靠的面向连接的协议，UDP是不可靠或者说无连接的协议。

 

网络层，决定如何将数据从发送方到接收方，是建立主机到主机的通信。

 

数据链路层，控制网络层与物理层之间的通信，主要功能是保证物理线路上进行可靠的数据传递。

 

物理层，该层负责物理传输，与链路有关，也与传输的介质有关。

 

TCP/IP协议分层之后，如果后期要对哪些地方进行设计修改，无需全部替换，只需要对变化的层进行替换即可。

 

我们按照4层来说明，TCP/IP协议族按层次分别分为以下：应用层，传输层，网络层，数据链路层。

 

应用层，应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动，如FTP，文件传输协议和DNS服务，HTTP协议处于应用层。

 

传输层，传输层对上层应用层，提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输，有TCP传输控制协议和UDP用户数据报协议。

 

网络层，用来处理在网络上流动的数据包，规定哪条传输路线将数据包传送到对方计算机。

 

链路层，用来处理连接网络的硬件部分，包含操作系统，硬件的设备驱动，NIC等。

 

那他们之间又是怎么通信的？

 

 

 

利用TCP/IP协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方进行通信，发送端会从应用层往下走，即应用层（HTTP客户端），传输层（TCP），网络层（IP），链路层（网络），而接收端则是从链路层往上走的。

 

发送端在层与层之间进行传输的时候，每经过一层必须被打上该层所属的首部信息，反之，接收端在接收数据时，每经过一层，就会把对应的首部去掉，这种把信息包装起来的做法叫做“封装”。

 

传输层，TCP/UDP，传输控制协议和用户数据报协议，TCP是一种可靠的面向连接的协议，而UDP不是可靠的，或说是无连接的协议。

 

它们TCP、UDP都是传输层的协议，两个的区别是：

                                                                              

 

 

TCP的可靠性是强的，它是可靠的，连接性，是面向连接的，报文，是面向字节流的，效率是，传输效率低，双工性，全双工，流量控制是滑动窗口，拥塞控制是慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复的，传输速度是慢的，应用场景是对效率要求低，对准确性要求高或者要求有连接的场景。发送邮件，远程登录。

 

UDP的不是可靠的，无连接的，面向报文的，传输效率高的，一对一，一对多，多对一，多对多，流量控制，无，拥塞控制，无，但是传输速度是快的，应用场景是对效率要求高，对准确性要求低的。视频聊天直播。

 

TCP/IP分层的好处

 

如果互联网只有一个协议通信，某个地方需要修改，那么就必须要整个全部换掉，但是分层之后，只是需要把变动的层替换就行了。

 

 

TCP的三次握手与四次挥手

 

三次握手与四次挥手：

 

三次握手示意图：

 

 

三次握手过程：

 

第一次握手是在建立连接，客户端发送连接请求报文段，把标有SYN的数据包发给服务器端即为接收端。

 

第二次握手是服务器端即接收端收到客户端的SYN的报文段，同时发送标有SYN/ACK的数据包。

 

第三次握手是客户端收到服务器端的SYN/ACK的数据包后，向服务器端发送标有ACK的数据包。

 

上面的解释看图片一起理解会更好懂得，之间的传输数据。

 

TCP的三次握手，那么你了解什么是TCP了吗？我相信有的人还记得，但是总会有人又忘记了，了解TCP头部报文，还有为什么是TCP的三次握手，而不是其他次数呢？在TCP三次握手过程中，有什么区别或者是说变化。

 

TCP：传输控制协议，是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输层通信协议。

 

[TCP/IP] TCP的报文

报文(message)是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变。

 

 

 

TCP 头部报文

 

source port，源端口号，指向本地端口

destination port，目的端口号，指向远程端口

 

源端口号即是发送端的，接收端是目的端口号，源端口号从发送端依据某种规定发送到接收端的目的端口号，不同的应用程序都有者不同的端口，因为发送端会发送很多源端口号，对应接收端很多对应规则的目的端口号。

 

Sequence Number，序列号

 

用于TCP通信过程中，分段序列进行字节流的传输，接收端会根据这个编号进行再排序确认。如排队每个人拿对应的号入口检查，进入后不会乱的就坐一样。

 

TCP有6种状态表示：

SYN(建立联机) ACK(确认) PSH(传送) FIN(结束) RST(重置) URG(紧急)

 

TCP三次握手

首先客户端，服务端，TCP三次握手：

 

握手过程中使用了TCP的标志，SYN和ACK。

 

初始化状态：客户端处于close关闭状态，服务器处于Listen监听状态。

 

第一次握手：客户端发送请求报文将 SYN=1 同步序列号和初始化 seq=x发送给服务端，服务端从初始化状态，创建连接，等待客户端，确认接收后的状态为SYN_Receive。这个时候客户端处于等待状态为SYN_Send。

 

第二次握手，服务器接收到报文后（SYN=1，seq=x）收到请求后请求报文变为同步序列号SYN=1，初始化序列号seq=1，确认号ACK=1，ack=x+1，服务器为SYN_Receive状态，发送端的状态为：SYN_Send。

 

第三次握手，客户端收到服务端的数据包（收到响应后），然后发送同步序列号ack=y+1和数据包的序列号seq=x+1和ACK=1确认包作为应答（第三次握手：ACK=1,seq=x+1,ack=y+1），客户端和服务端变化为established状态。

 

发送三封信息给朋友，这三次握手主要是为了验证我这边和朋友那边的发送/收信能力是没有问题的，证明连接是通的，可以正式发送信息。

 

第一次握手，我发送信息，朋友收到了，此时朋友就知道，我发送信息的能力和她自己的收信能力是没问题的。

 

第二次握手，朋友发送信息，我收到了，此时我明白，我的发送信息和接收信息是没有问题的，还是要进行第三次握手的，如果没有我的回音，朋友还不知道自己的发送信息功能是否没有问题的。

 

第三次握手，我发送信息，朋友收到了，此时朋友也确认了，我们两者之间的发送和收信都是没有问题的。

 

负责域名解析的DNS服务

 

DNS服务和HTTP协议一样位于应用层。提供域名到IP地址之间的解析服务。DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。

 

各种协议与HTTP协议的关系

 

当客户端和服务端通过三次握手建立了 TCP 连接以后，当数据传送完毕，断开连接就需要进行TCP的四次挥手。

 

四次挥手

 

第一次挥手

 

客户端设置seq和 ACK ,向服务器发送一个 FIN=1报文段。此时，（第一次挥手，FIN=1，seq=u）客户端进入 FIN_WAIT 状态，表示客户端没有数据要发送给服务端了。

 

第二次挥手

 

服务端收到了客户端发送的 FIN 报文段，向客户端回了一个 ACK 报文段。

 

第三次挥手

 

服务端向客户端发送FIN 报文段，请求关闭连接，同时服务端进入 LAST_ACK 状态。

 

第四次挥手

 

客户端收到服务端发送的 FIN 报文段后，向服务端发送 ACK 报文段,然后客户端进入 TIME_WAIT 状态。服务端收到客户端的 ACK 报文段以后，就关闭连接。此时，客户端等待 2MSL（指一个片段在网络中最大的存活时间）后依然没有收到回复，则说明服务端已经正常关闭，这样客户端就可以关闭连接了。

 

参考资料：

《图解HTTP》

 

 

 

 

 

 

最后

以上就是务实心锁为你收集整理的网络通信协议--程序开发必备基本概念的全部内容，希望文章能够帮你解决网络通信协议--程序开发必备基本概念所遇到的程序开发问题。

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