接著上一篇文章敘述：

TCP/IP連接(在互聯(lián)網(wǎng)的通信中，永遠是客戶端主動連接到服務(wù)端)：
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(luò)建立TCP連接。TCP協(xié)議可以對上層網(wǎng)絡(luò)提供接口，使上層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸建立在“無差別”的網(wǎng)絡(luò)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(wù)器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認；SYN：同步序列編號（Synchronize Sequence Numbers）
  第二次握手： 服務(wù)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(wù)器進入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)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務(wù)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(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。
  
• 序列號seq：占4個字節(jié)，用來標記數(shù)據(jù)段的順序，TCP把連接中發(fā)送的所有數(shù)據(jù)字節(jié)都編上一個序號，第一個字節(jié)的編號由本地隨機產(chǎn)生；給字節(jié)編上序號后，就給每一個報文段指派一個序號；序列號seq就是這個報文段中的第一個字節(jié)的數(shù)據(jù)編號。
• 確認號ack：占4個字節(jié)，期待收到對方下一個報文段的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號；序列號表示報文段攜帶數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的編號；而確認號指的是期望接收到下一個字節(jié)的編號；因此當前報文段最后一個字節(jié)的編號+1即為確認號。
• 確認ACK：占1位，僅當ACK=1時，確認號字段才有效。ACK=0時，確認號無效。
• 同步SYN：連接建立時用于同步序號。當SYN=1，ACK=0時表示：這是一個連接請求報文段。若同意連接，則在響應(yīng)報文段中使得SYN=1，ACK=1。因此，SYN=1表示這是一個連接請求，或連接接受報文。SYN這個標志位只有在TCP建產(chǎn)連接時才會被置1，握手完成后SYN標志位被置0。
• 終止FIN：用來釋放一個連接。FIN=1表示：此報文段的發(fā)送方的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢，并要求釋放運輸連接。注意： ACK、SYN和FIN這些大寫的單詞表示標志位，其值要么是1，要么是0；ack、seq小寫的單詞表示序號。
• 字段含義：
  

四次揮手：
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，斷開過程需要經(jīng)過“四次揮手”

• 1）客戶端進程發(fā)出連接釋放報文，并且停止發(fā)送數(shù)據(jù)。釋放數(shù)據(jù)報文首部，FIN=1，其序列號為seq=u（等于前面已經(jīng)傳送過來的數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號加1），此時，客戶端進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態(tài)。 TCP規(guī)定，FIN報文段即使不攜帶數(shù)據(jù)，也要消耗一個序號。
• 2）服務(wù)器收到連接釋放報文，發(fā)出確認報文，ACK=1，ack=u+1，并且?guī)献约旱男蛄刑杝eq=v，此時，服務(wù)端就進入了CLOSE-WAIT（關(guān)閉等待）狀態(tài)。TCP服務(wù)器通知高層的應(yīng)用進程，客戶端向服務(wù)器的方向就釋放了，這時候處于半關(guān)閉狀態(tài)，即客戶端已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，但是服務(wù)器若發(fā)送數(shù)據(jù)，客戶端依然要接受。這個狀態(tài)還要持續(xù)一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態(tài)持續(xù)的時間。
• 3）客戶端收到服務(wù)器的確認請求后，此時，客戶端就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態(tài)，等待服務(wù)器發(fā)送連接釋放報文（在這之前還需要接受服務(wù)器發(fā)送的最后的數(shù)據(jù)）。
• 4）服務(wù)器將最后的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，就向客戶端發(fā)送連接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，由于在半關(guān)閉狀態(tài)，服務(wù)器很可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù)，假定此時的序列號為seq=w，此時，服務(wù)器就進入了LAST-ACK（最后確認）狀態(tài)，等待客戶端的確認。
• 5）客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報文后，必須發(fā)出確認，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態(tài)。注意此時TCP連接還沒有釋放，必須經(jīng)過2??MSL（最長報文段壽命）的時間后，當客戶端撤銷相應(yīng)的TCB后，才進入CLOSED狀態(tài)。
• 6）服務(wù)器只要收到了客戶端發(fā)出的確認，立即進入CLOSED狀態(tài)。同樣，撤銷TCB后，就結(jié)束了這次的TCP連接。可以看到，服務(wù)器結(jié)束TCP連接的時間要比客戶端早一些。

如果已經(jīng)建立了連接，但是客戶端突然出現(xiàn)故障了怎么辦？

TCP還設(shè)有一個保活計時器，顯然，客戶端如果出現(xiàn)故障，服務(wù)器不能一直等下去，白白浪費資源。服務(wù)器每收到一次客戶端的請求后都會重新復(fù)位這個計時器，時間通常是設(shè)置為2小時，若兩小時還沒有收到客戶端的任何數(shù)據(jù)，服務(wù)器就會發(fā)送一個探測報文段，以后每隔75秒鐘發(fā)送一次。若一連發(fā)送10個探測報文仍然沒反應(yīng)，服務(wù)器就認為客戶端出了故障，接著就關(guān)閉連接。

為什么連接的時候是三次握手，關(guān)閉的時候卻是四次握手？

因為當Server端收到Client端的SYN連接請求報文后，可以直接發(fā)送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應(yīng)答的，SYN報文是用來同步的。但是關(guān)閉連接時，當Server端收到FIN報文時，很可能并不會立即關(guān)閉SOCKET，所以只能先回復(fù)一個ACK報文，告訴Client端，“你發(fā)的FIN報文我收到了”。只有等到我Server端所有的報文都發(fā)送完了，我才能發(fā)送FIN報文，因此不能一起發(fā)送。故需要四步握手。

SOCKET原理：

• 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(luò)通信的基本操作單元。它是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點的抽象表示，包含進行網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(yīng)用程序進程提供并發(fā)服務(wù)的問題。多個TCP連接或多個應(yīng)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(yīng)用程序進程和連接，許多計算機操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序與TCP／IP協(xié)議交互提供了套接字(Socket)接口。應(yīng)用層可以和傳輸層通過Socket接口，區(qū)分來自不同應(yīng)用程序進程或網(wǎng)絡(luò)連接的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟l(fā)服務(wù)。
• 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(wù)器端，稱為ServerSocket 。套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務(wù)器監(jiān)聽，客戶端請求，連接確認。**服務(wù)器監(jiān)聽：**服務(wù)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(luò)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(wù)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(wù)器的套接字，指出服務(wù)器端套接字的地址和端口號，然后就向服務(wù)器端套接字提出連接請求。
  連接確認： 當服務(wù)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(yīng)客戶端套接字的請求，建立一個新的線程，把服務(wù)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(wù)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。
• socket編程實踐

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（就是之前代碼里面使用的bind函數(shù)），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。
• 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：“我們在傳輸數(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。”
• 我們平時說的最多的socket是什么呢，實際上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，我們才能使用TCP/IP協(xié)議。實際上，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，從而形成了我們知道的一些最基本的函數(shù)接口，比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。網(wǎng)絡(luò)有一段關(guān)于socket和TCP/IP協(xié)議關(guān)系的說法比較容易理解：“TCP/IP只是一個協(xié)議棧，就像操作系統(tǒng)的運行機制一樣，必須要具體實現(xiàn)，同時還要提供對外的操作接口。這個就像操作系統(tǒng)會提供標準的編程接口，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。”
• 實際上，傳輸層的TCP是基于網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議的，而應(yīng)用層的HTTP協(xié)議又是基于傳輸層的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。socket是對端口通信開發(fā)的工具,它要更底層一些。

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”。

• 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(jié)束后再發(fā)送下一個請求。

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(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)，則認為網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)斷開。

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(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，例如路由器、網(wǎng)關(guān)、防火墻等，大部分防火墻默認會關(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。
• http協(xié)議是應(yīng)用層的協(xié)義有個比較形象的描述：HTTP是轎車，提供了封裝或者顯示數(shù)據(jù)的具體形式；Socket是發(fā)動機，提供了網(wǎng)絡(luò)通信的能力。兩個計算機之間的交流無非是兩個端口之間的數(shù)據(jù)通信,具體的數(shù)據(jù)會以什么樣的形式展現(xiàn)是以不同的應(yīng)用層協(xié)議來定義的`如HTTP、FTP…

參考博文：socket，tcp，http三者之間的區(qū)別和原理、TCP三次握手、四次揮手

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的TCP三次握手、四次挥手、socket，tcp，http三者之间的区别和原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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