Socket、TCP/IP、HTTP、FTP及网络编程

1 TCP/IP协议族

1.1 TCP/IP协议（传输控制协议）由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成；

IP层负责网络主机的定位，数据传输的路由，由IP地址可唯一确定Internet上的一台主机；

TCP层负责面向应用的可靠的或非可靠的数据传输机制，这是网络编程的主要对象。

1.2 TCP/IP是个协议族，分为三个层次：

网络层：IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议、BOOTP协议

传输层：TCP协议、UDP协议

应用层：FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等协议



HTTP是应用层协议，其传输都是被包装成TCP协议传输。可以用SOCKET实现HTTP。SOCKET是实现传输层协议的一种编程API，可以是TCP，也可以使UDP。

2 TCP

TCP（传输控制协议），提供面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立以TCP连接才可传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接前，TCP连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求。

TCP市一中面积相连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到一个顺序的无差错的数据流。发送方和接收方的成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上进行通信，当一个socket等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可进行发送或接收操作。

TCP特点：

TCP是面向连接的协议，通过三次握手建立连接，通信完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接协议，所以只能用于点对点的通信，并建立连接也消耗时间和开销；

TCP传输数据无大小限制，进行大数据传输；

TCP是一个可靠的协议，它能保证接收方能完整正确地接收到发送方发送的全部数据；

要了解TCP，一定要知道“三次握手、四次拜拜”。”三次握手“是发送数据前必须建立的连接，握完手才开始发送。

第一次握手：客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK（ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手；

适用情况：

TCP发送的包有序号，对方收到包后要给一个反馈，若超过一定时间还没收到反馈就自动执行超时重发，因此TCP最大优点是可靠。一般网页HTTP、邮件SMTP、远程连接TELNET、文件FTP传送就用TCP。

TCP在网络通信商有极强的生命力，如远程连接TELNET和文件传输FTP都需要不定长度的数据被可靠传输。但可靠传输是要付出代价的，对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽，因此TCP传输的效率不如UDP高。

3 UDP

UDP（用户数据报协议），是一个无连接的简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，因此传输速度很快。

UDP是一种面向无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能保证的。

UDP特点：

UDP是面向无连接的通信协议，UDP数据包括目的端口号、源端口号信息，由于通信不需要连接，所以可实现广播发送；

UDP传输数据时有大小限制，每个被传输的数据报必须限定在64KB内；

UDP是一个不可靠的协议，发送方所发送的数据报并不一定以相同次序到达接收方；

适用情况：

UDP是面向消息的协议，通信时不需要建立连接，数据的传输自然是不可靠的，UDP一般用于多点通信和实时的数据业务，如语音广播、视频、QQ、TFTP（简单文件传送）、SNMP（简单网络管理协议）、RTP（实时传送协议）、RIP（路由信息协议，如报告股票市场、航空信息）、DNS（域名解释）。注重速度流畅。

UDP操作简单，且仅需要较少的监护，因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中客户端/服务器应用程序。如视频会议系统，并不需要音频视频数据绝对的正确，只要保证连贯性。

4 Socket

Socket也称套接字，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个双向链路的一段是一个socket，一个socket由一个IP地址和一个端口号唯一确定。应用程序通常通过套接字向网络发出请求或者应答网络请求。socket是TCP/IP协议的一个编程界面，但socket所支持的协议种类也不光TCP/IP一种，因此两者之间没有必然联系。在Java环境下，socket编程主要是基于TCP/IP协议的网络编程。