udp tcp http websocket之间的关系和使用场景

迷南。 2022-05-30 01:17 147阅读 0赞

转自：

http://blog.csdn.net/sinat\_31057219/article/details/72872359

https://www.jianshu.com/p/42260a2575f8

TCP/IP协议栈主要分为四层:应用层、传输层、网络层、数据链路层,   
每层都有相应的协议，如下图

![socket2.jpg][]

## IP： ##

网络层协议；（高速公路）

## TCP和UDP： ##

传输层协议；（卡车）

## HTTP： ##

应用层协议；（货物）。HTTP(超文本传输协议)是利用TCP在两台电脑(通常是Web服务器和客户端)之间传输信息的协议。客户端使用Web浏览器发起HTTP请求给Web服务器，Web服务器发送被请求的信息给客户端。

## SOCKET： ##

套接字，TCP/IP网络的API。(港口码头/车站)Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。

## TCP/IP： ##

代表传输控制协议/网际协议，指的是一系列协议，TCP/IP 模型在 OSI 模型的基础上进行了简化，变成了四层，从下到上分别为：网络接口层、网络层、传输层、应用层。与 OSI 体系结构对比如下：   
![SouthEast][]

## TCP/UDP区别： ##

## TCP ##

（传输控制协议，Transmission Control Protocol）：(类似打电话)   
面向连接、传输可靠（保证数据正确性）、有序（保证数据顺序）、传输大量数据（流模式）、速度慢、对系统资源的要求多，程序结构较复杂，   
每一条TCP连接只能是点到点的，   
TCP首部开销20字节。

## UDP ##

(用户数据报协议，User Data Protocol)：（类似发短信）   
面向非连接 、传输不可靠（可能丢包）、无序、传输少量数据（数据报模式）、速度快，对系统资源的要求少，程序结构较简单 ，   
UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信，   
UDP的首部开销小，只有8个字节。

## tcp三次握手建立连接： ##

![tcp-ip-handshark.png][]

第一次握手：客户端发送syn包(seq=x)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=x+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=y），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=y+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。   
握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。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之前，TCP 连接都将被一直保持下去。

主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；   
主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；   
主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。   
三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

## Websocket ##

Websocket协议解决了服务器与客户端全双工通信的问题。

注:什么是单工、半双工、全工通信？   
信息只能单向传送为单工；   
信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；   
信息能够同时双向传送则称为全双工。

websocket协议解析   
wensocket协议包含两部分:一部分是“握手”，一部分是“数据传输”。

## WebSocket和Socket区别 ##

可以把WebSocket想象成HTTP(应用层)，HTTP和Socket什么关系，WebSocket和Socket就是什么关系。

HTTP 协议有一个缺陷：通信只能由客户端发起，做不到服务器主动向客户端推送信息。

WebSocket 协议在2008年诞生，2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。   
它的最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话，属于服务器推送技术的一种。

## 参考： ##

[揭开Socket编程的面纱][Socket]

[图解TCP-IP协议][TCP-IP]

[Android 进阶12：进程通信之 Socket （顺便回顾 TCP UDP）][Android _12_ Socket _ TCP UDP]

[WebSocket与TCP/IP][WebSocket_TCP_IP]

[websocket 历史及使用详解][websocket]

[WebSocket 教程][WebSocket]

### 一、这一大堆关键词之间到底有啥区别？ ###

有名字就有定义，理解的前提从来都是对定义有所了解。就好比现在让你形容一下梯形的定义，如果你不知道定义，你就可能把平行四边形当做特殊的梯形处理，也就有可能把TCP和Socket搞混，更加会纠结TCP连接与Socket连接以及HTTP的长/短连接之间到底有啥区别。

其实有了区别才好理解。但在这之前首先得理清一个概念，那就是OSI七层模型，以及所谓的五层模型，四层模型到底是什么鬼？

> OSI七层模型是万能的国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连的理想标准，说白了理想和现实的差距就是七层模型和五层模型的差距。具体分类如下表：

<table style="width:904px;"> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th style="text-align:center;">七层模型</th> 
   <th style="text-align:center;">五层模型</th> 
   <th style="text-align:center;">四层模型</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">应用层</td> 
   <td style="text-align:center;">&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">表示层</td> 
   <td style="text-align:center;">应用层</td> 
   <td style="text-align:center;">应用层</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">会话层</td> 
   <td style="text-align:center;">&nbsp;</td> 
   <td style="text-align:center;">&nbsp;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">传输层</td> 
   <td style="text-align:center;">传输层</td> 
   <td style="text-align:center;">传输层</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">网络层</td> 
   <td style="text-align:center;">网络层</td> 
   <td style="text-align:center;">网络层</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">数据链路层</td> 
   <td style="text-align:center;">数据链路层</td> 
   <td style="text-align:center;">链接层/实体层</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">物理层</td> 
   <td style="text-align:center;">物理层</td> 
   <td style="text-align:center;">&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 七层模型的上三层归为应用层即为TCP/IP五层模型，五层模型的下两层归为链接层或者说实体层即为四层模型。  
> 也就是说，所谓的五层或者四层，其实可以认为是方便理解而形成的潜规则，而具体的实施肯定还是得根据七层的标准来。毕竟每一层都有每一层各自的功能，而为了完成每一层的功能，就需要大家遵守相关的规则，也就是协议。所以，对模型分层没必要太在意，五层也好，四层也罢，对于这些看不见摸不着的东西，你只要知道，互联网是分层的，来来去去加起来也就这么几层就够了。

**那么，回到第一个问题，这一大堆关键词之间到底有啥区别？**

*  从本质上来区分，HTTP，WebSocket，TCP，UDP，IP都是协议，而TCP/IP是不同协议的组合，你也可以称之为协议栈，协议族，TCP/IP模型等等都可以，你开心就行，反正都是虚无的不能吃的东西，都是为了完成对应功能而制定的统一规则。  
    而Socket（套接字）才是真正能操作的东西。Socket的本质是API，是先人对TCP/IP协议族的抽象或者说封装，它就像一个门面，给你一个操作TCP/IP协议的入口，来建立Socket连接。值得一提的是，此Socket是指网络编程下的Socket，而不是Unix中的Socket。虽然概念相似，但是Unix中的Socket不是基于这些乱七八糟的协议，而是基于操作系统本身的文件系统。
 *  从分层上来区分，HTTP，WebSocket是应用层协议，TCP，UDP是传输层协议，IP是网络层协议。

### 二、这些关键词之间具体有什么联系？ ###

#### 1.TCP和UDP ####

> TCP是面向连接的一种传输控制协议。TCP连接之后，客户端和服务器可以互相发送和接收消息，在客户端或者服务器没有主动断开之前，连接一直存在，故称为长连接。特点：连接有耗时，传输数据无大小限制，准确可靠，先发先至。  
> UDP是无连接的用户数据报协议，所谓的无连接就是在传输数据之前不需要交换信息，没有握手建立连接的过程，只需要直接将对应的数据发送到指定的地址和端口就行。故UDP的特点是不稳定，速度快，可广播，一般数据包限定64KB之内，先发未必先至。

#### 2.HTTP ####

> HTTP是基于TCP协议的应用，请求时需建立TCP连接，而且请求包中需要包含请求方法，URI，协议版本等信息，请求结束后断开连接，完成一次请求/响应操作。故称为短连接。  
> 而HTTP/1.1中的keep-alive所保持的长连接则是为了优化每次HTTP请求中TCP连接三次握手的麻烦和资源开销，只建立一次TCP连接，多次的在这个通道上完成请求/响应操作。  
> 值得一提的是，服务器无法主动给客户端推送消息。

#### 3.WebSocket ####

> WebSocket也是一种协议，并且也是基于TCP协议的。具体流程是WebSocket通过HTTP先发送一个标记了 Upgrade 的请求，服务端解析后开始建立TCP连接，省去了HTTP长连接每次请求都要上传header的冗余，可以理解为WebSocket是HTTP的优化，但WebSocket不仅仅在Web应用程序上得到支持。

#### 4.Socket连接和TCP连接 ####

> 其实这就是一个文字游戏而已，建立Socket连接需要至少一对Socket（套接字），而创建Socket连接可以指定不同的传输层协议，即TCP或UDP，所以当采用TCP建立连接时，该Socket连接就视为一个TCP连接。而采用UDP则是无连接的。

#### 5.Socket和WebSocket ####

> 这两个虽然名字差不多，但却是两个完全不同的概念，就好比Java和JavaScript一样毫无关系。Socket是一套协议封装后的接口，用于建立Socket连接，而WebSocket虽然是Html5的产物，但也不仅仅局限于浏览器的应用程序，许多语言都提供了WebSocket的支持，比如C，C++，Python等。

#### 6.HTTP、WebSocket与TCP的关系 ####

> HTTP通信过程属于“你推一下，我走一下”的方式，客户端不发请求则服务器永远无法发送数据给客户端，而WebSocket则在进行第一次HTTP请求之后，其他全部采用TCP通道进行双向通讯。所以，HTTP和WebSocket虽都是基于TCP协议，但是两者属于完全不同的两种通讯方式。

能比较的都比较了，附上一张关系图强化理解。其实，如果不是专攻网络方面，作为一个程序猿，了解了不同的通讯方式及其对应的优缺点，就可以确定其应用的场景。而这些，就已经基本够用了。

[socket2.jpg]: /images/20220530/7f661d0a8d73436fb902ffead544e504.png
[SouthEast]: /images/20220530/39e915d66cf34480a8873d3d846338bc.png
[tcp-ip-handshark.png]: http://cricode.qiniudn.com/tcp-ip-handshark.png
[Socket]: http://goodcandle.cnblogs.com/archive/2005/12/10/294652.aspx
[TCP-IP]: http://blog.csdn.net/wind19/article/details/39393843
[Android _12_ Socket _ TCP UDP]: http://blog.csdn.net/u011240877/article/details/72860483
[WebSocket_TCP_IP]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/27021102?refer=dreawer
[websocket]: https://juejin.im/post/58de433c61ff4b00615e6d90
[WebSocket]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/05/websocket.html