TCP/IP 和Socket

weixin_33728268發表於2018-04-03

做了java很久,但是一直對於網路連線這塊仍然模糊不清,也不清楚這個到底對於我有什麼用,但是奇了怪了,面試經常各種問道這塊,我很詫異,在此補充瞭解一下這塊。

1、什麼是TCP連線的三次握手

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),同時自己也傳送一個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。

握手過程中傳送的包裡不包含資料,三次握手完畢後,客戶端與伺服器才正式開始傳送資料。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之前,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,斷開過程需要經過“四次握手”(過程就不細寫了,就是伺服器和客戶端互動,最終確定斷開)

2、利用Socket建立網路連線的步驟

建立Socket連線至少需要一對套接字,其中一個執行於客戶端,稱為ClientSocket ,另一個執行於伺服器端,稱為ServerSocket 。

套接字之間的連線過程分為三個步驟:伺服器監聽,客戶端請求,連線確認。

1。伺服器監聽:伺服器端套接字並不定位具體的客戶端套接字,而是處於等待連線的狀態,實時監控網路狀態,等待客戶端的連線請求。

2。客戶端請求:指客戶端的套接字提出連線請求,要連線的目標是伺服器端的套接字。為此,客戶端的套接字必須首先描述它要連線的伺服器的套接字,指出伺服器端套接字的地址和埠號,然後就向伺服器端套接字提出連線請求。

3。連線確認:當伺服器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連線請求時,就響應客戶端套接字的請求,建立一個新的執行緒,把伺服器端套接字的描述發給客戶端,一旦客戶端確認了此描述,雙方就正式建立連線。而伺服器端套接字繼續處於監聽狀態,繼續接收其他客戶端套接字的連線請求。

3、HTTP連結的特點

HTTP協議即超文字傳送協議(Hypertext Transfer Protocol ),是Web聯網的基礎,也是手機聯網常用的協議之一,HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。

HTTP連線最顯著的特點是客戶端傳送的每次請求都需要伺服器回送響應,在請求結束後,會主動釋放連線。從建立連線到關閉連線的過程稱為“一次連線”。

4、TCPUDP的區別

1。TCP是面向連結的,雖然說網路的不安全不穩定特性決定了多少次握手都不能保證連線的可靠性,但TCP的三次握手在最低限度上(實際上也很大程度上保證了)保證了連線的可靠性;而UDP不是面向連線的,UDP傳送資料前並不與對方建立連線,對接收到的資料也不傳送確認訊號,傳送端不知道資料是否會正確接收,當然也不用重發,所以說UDP是無連線的、不可靠的一種資料傳輸協議。

2。也正由於1所說的特點,使得UDP的開銷更小資料傳輸速率更高,因為不必進行收發資料的確認,所以UDP的實時性更好。

知道了TCP和UDP的區別,就不難理解為何採用TCP傳輸協議的MSN比採用UDP的QQ傳輸檔案慢了,但並不能說QQ的通訊是不安全的,因為程式設計師可以手動對UDP的資料收發進行驗證,比如傳送方對每個資料包進行編號然後由接收方進行驗證啊什麼的,即使是這樣,UDP因為在底層協議的封裝上沒有采用類似TCP的“三次握手”而實現了TCP所無法達到的傳輸效率。

5、關於Socket

Socket是一個針對TCP和UDP程式設計的介面,你可以藉助它建立TCP連線等等。而TCP和UDP協議屬於傳輸層 。而http是個應用層的協議,它實際上也建立在TCP協議之上。 (HTTP是轎車,提供了封裝或者顯示資料的具體形式;Socket是發動機,提供了網路通訊的能力。)

Socket是對TCP/IP協議的封裝,Socket本身並不是協議,而是一個呼叫介面(API),通過Socket,我們才能使用TCP/IP協議。Socket的出現只是使得程式設計師更方便地使用TCP/IP協議棧而已,是對TCP/IP協議的抽象,從而形成了我們知道的一些最基本的函式介面。

6.TCP三次握手、四次揮手摘自:

TCP 協議 · 筆試面試知識整理

7.為什麼TCP的TIME_WAIT狀態要保持2MSL?

這最主要是因為兩個理由:

1、為了保證客戶端傳送的最後一個ACK報文段能夠到達伺服器。因為這個ACK有可能丟失,從而導致處在LAST-ACK狀態的伺服器收不到對FIN-ACK的確認報文。伺服器會超時重傳這個FIN-ACK,接著客戶端再重傳一次確認,重新啟動時間等待計時器。最後客戶端和伺服器都能正常的關閉。假設客戶端不等待2MSL,而是在傳送完ACK之後直接釋放關閉,一但這個ACK丟失的話,伺服器就無法正常的進入關閉連線狀態。

2、他還可以防止已失效的報文段。客戶端在傳送最後一個ACK之後,再經過經過2MSL,就可以使本連結持續時間內所產生的所有報文段都從網路中消失。從保證在關閉連線後不會有還在網路中滯留的報文段去騷擾伺服器。

8.TCP和UDP的區別,你的手機上有哪些App會採用UDP

TCP/IP中有兩個具有代表意義的傳輸層協議, 它們分別是TCP和UDP.

TCP: TCP是面向連線的, 可靠的流協議.

流就是指不間斷的資料結構, 你可以把它想象成排水管中的水流. 當應用程式採用TCP傳送訊息時, 雖然可以保證傳送的順序, 但還是猶如沒有任何間隔的資料流傳送給接受端.

TCP為提供可靠性傳輸, 實行順序控制或重發控制機制. 此外還具有流控制(流量控制),擁塞控制,提高網路利用率等眾多功能.

UDP: 它是不具有可靠性的資料包協議. 細微的處理它會交給上層應用去完成.

在UDP的情況下, 雖然可以確保傳送訊息的大小, 卻不能保證訊息一定會到達, 因此,應用有時會根據自己的需要進行重發處理.

TCP和UDP的區分

可能有人會認為, 鑑於TCP是可靠的傳輸協議, 那麼它就一定優於UDP. 其實不然TCP與UDP的優缺點無法簡單地,絕對地去做比較.那麼, 對這兩種協議應該如何加以區分使用?

TCP 用於在傳輸層有必要實現可靠性的情況. 由於它是面向連線並具備順序控制, 重發控制等機制的, 所以它可以為應用提供可靠傳輸.

而在一方面, UDP主要用於那些對高速傳輸和實時性有較高要求的通訊和廣播通訊.  我們舉個通過IP電話進行通話的例子. 如果使用TCP, 資料在傳輸途中如果丟失會被重發, 但這樣無法流程地傳輸通話人是聲音, 會導致無法進行正常交流. 而採用UDP, 它會不進行重發處理. 從而也就不會有聲音大幅度延遲到達的問題. 即使有部分資料丟失, 也只是會影響某一小部分通話,

舉例:

舉幾個應用的例子。TCP一般用於檔案傳輸(FTP HTTP 對資料準確性要求高,速度可以相對慢),傳送或接收郵件(POP IMAP SMTP 對資料準確性要求高,非緊急應用),遠端登入(TELNET SSH 對資料準確性有一定要求,有連線的概念)等等;UDP一般用於即時通訊(QQ聊天 對資料準確性和丟包要求比較低,但速度必須快),線上視訊(RTSP 速度一定要快,保證視訊連續,但是偶爾花了一個影象幀,人們還是能接受的),網路語音電話(VoIP 語音資料包一般比較小,需要高速傳送,偶爾斷音或串音也沒有問題)等等。

9.TCP滑動視窗

視窗就是量化接收端和服務端當前能處理資料的能力。個人理解,如發現接收端的視窗越來越小,或者越來越大,都可能會有問題。

1. 接收端的視窗越來越小,那麼就是接收端處理不過來(1.發的程式太快,太多;2.收的程式太慢,太少;3.發端頻寬比收端頻寬更大),會導致接收端傳送給傳送端的視窗變小,從而傳送端調整傳送視窗大小,降低傳送速度,網路流量就會下降。

2. 接收端的視窗越來越大,那麼就是傳送端處理不過來(1.收的程式太快,太多;2.發的程式太慢,太少;3.發端頻寬比收端頻寬更小),會導致接收端傳送給傳送端的視窗變大,從而傳送端調整傳送視窗大小,增加傳送速度,網路流量就會升高。

作者:dongfanliang

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來源:簡書

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