Socket、TCP/IP、HTTP、FTP及網路程式設計

1 TCP/IP協議族

1.1 TCP/IP協議（傳輸控制協議）由網路層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成；

IP層負責網路主機的定位，資料傳輸的路由，由IP地址可唯一確定Internet上的一臺主機；

TCP層負責面向應用的可靠的或非可靠的資料傳輸機制，這是網路程式設計的主要物件。

1.2 TCP/IP是個協議族，分為三個層次：

網路層：IP協議、ICMP協議、ARP協議、RARP協議、BOOTP協議

傳輸層：TCP協議、UDP協議

應用層：FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等協議

HTTP是應用層協議，其傳輸都是被包裝成TCP協議傳輸。可以用SOCKET實現HTTP。SOCKET是實現傳輸層協議的一種程式設計API，可以是TCP，也可以使UDP。

2 TCP

TCP（傳輸控制協議），提供面向連線、可靠的位元組流服務。當客戶和伺服器彼此交換資料前，必須先在雙方之間建立以TCP連線才可傳輸資料。TCP提供超時重發，丟棄重複資料，檢驗資料，流量控制等功能，保證資料能從一端傳到另一端。理想狀態下，TCP連線一旦建立，在通訊雙方中的任何一方主動關閉連線前，TCP連線都將被一直保持下去。斷開連線時伺服器和客戶端均可以主動發起斷開TCP連線的請求。

TCP市一中面積相連線的保證可靠傳輸的協議。通過TCP協議傳輸，得到一個順序的無差錯的資料流。傳送方和接收方的成對的兩個socket之間必須建立連線，以便在TCP協議的基礎上進行通訊，當一個socket等待建立連線時，另一個socket可以要求進行連線，一旦這兩個socket連線起來，它們就可以進行雙向資料傳輸，雙方都可進行傳送或接收操作。

TCP特點：

TCP是面向連線的協議，通過三次握手建立連線，通訊完成時要拆除連線，由於TCP是面向連線協議，所以只能用於點對點的通訊，並建立連線也消耗時間和開銷；

TCP傳輸資料無大小限制，進行大資料傳輸；

TCP是一個可靠的協議，它能保證接收方能完整正確地接收到傳送方傳送的全部資料；

要了解TCP，一定要知道“三次握手、四次拜拜”。”三次握手“是傳送資料前必須建立的連線，握完手才開始傳送。

第一次握手：客戶端傳送syn包（syn=j）到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認；

第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時傳送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態；

第三次握手：客戶端收到伺服器的SYN+ACK包，向伺服器傳送確認包ACK（ack=k+1），此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手；

適用情況：

TCP傳送的包有序號，對方收到包後要給一個反饋，若超過一定時間還沒收到反饋就自動執行超時重發，因此TCP最大優點是可靠。一般網頁HTTP、郵件SMTP、遠端連線TELNET、檔案FTP傳送就用TCP。

TCP在網路通訊商有極強的生命力，如遠端連線TELNET和檔案傳輸FTP都需要不定長度的資料被可靠傳輸。但可靠傳輸是要付出代價的，對資料內容正確性的檢驗必然佔用計算機的處理時間和網路的頻寬，因此TCP傳輸的效率不如UDP高。

3 UDP

UDP（使用者資料包協議），是一個無連線的簡單的面向資料包的運輸層協議。UDP不提供可靠性，它只是把應用程式傳給IP層的資料包傳送出去，但是並不能保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸資料包前不用在客戶和伺服器之間建立一個連線，且沒有超時重發等機制，因此傳輸速度很快。

UDP是一種面向無連線的協議，每個資料包都是一個獨立的資訊，包括完整的源地址或目的地址，它在網路上以任何可能的路徑傳往目的地，因此能否到達目的地，到達目的地的時間以及內容的正確性都是不能保證的。

UDP特點：

UDP是面向無連線的通訊協議，UDP資料包括目的埠號、源埠號資訊，由於通訊不需要連線，所以可實現廣播傳送；

UDP傳輸資料時有大小限制，每個被傳輸的資料包必須限定在64KB內；

UDP是一個不可靠的協議，傳送方所傳送的資料包並不一定以相同次序到達接收方；

適用情況：

UDP是面向訊息的協議，通訊時不需要建立連線，資料的傳輸自然是不可靠的，UDP一般用於多點通訊和實時的資料業務，如語音廣播、視訊、QQ、TFTP（簡單檔案傳送）、SNMP（簡單網路管理協議）、RTP（實時傳送協議）、RIP（路由資訊協議，如報告股票市場、航空資訊）、DNS（域名解釋）。注重速度流暢。

UDP操作簡單，且僅需要較少的監護，因此通常用於區域網高可靠性的分散系統中客戶端/伺服器應用程式。如視訊會議系統，並不需要音訊視訊資料絕對的正確，只要保證連貫性。

4 Socket

Socket也稱套接字，用於描述IP地址和埠，是一個通訊鏈的控制程式碼。網路上的兩個程式通過一個雙向的通訊連線實現資料的交換，這個雙向鏈路的一段是一個socket，一個socket由一個IP地址和一個埠號唯一確定。應用程式通常通過套接字向網路發出請求或者應答網路請求。socket是TCP/IP協議的一個程式設計介面，但socket所支援的協議種類也不光TCP/IP一種，因此兩者之間沒有必然聯絡。在Java環境下，socket程式設計主要是基於TCP/IP協議的網路程式設計。