TCP/IP 和Socket

做了java很久,但是一直对于网络连接这块仍然模糊不清,也不清楚这个到底对于我有什么用,但是奇了怪了,面试经常各种问道这块,我很诧异,在此补充了解一下这块。

1、什么是TCP连接的三次握手

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),同时自己也发送一个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。

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。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,断开过程需要经过“四次握手”(过程就不细写了,就是服务器和客户端交互,最终确定断开)

2、利用Socket建立网络连接的步骤

建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket ,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。

1。服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。

2。客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。

3。连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

3、HTTP链接的特点

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol ),是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

4、TCPUDP的区别

1。TCP是面向链接的,虽然说网络的不安全不稳定特性决定了多少次握手都不能保证连接的可靠性,但TCP的三次握手在最低限度上(实际上也很大程度上保证了)保证了连接的可靠性;而UDP不是面向连接的,UDP传送数据前并不与对方建立连接,对接收到的数据也不发送确认信号,发送端不知道数据是否会正确接收,当然也不用重发,所以说UDP是无连接的、不可靠的一种数据传输协议。

2。也正由于1所说的特点,使得UDP的开销更小数据传输速率更高,因为不必进行收发数据的确认,所以UDP的实时性更好。

知道了TCP和UDP的区别,就不难理解为何采用TCP传输协议的MSN比采用UDP的QQ传输文件慢了,但并不能说QQ的通信是不安全的,因为程序员可以手动对UDP的数据收发进行验证,比如发送方对每个数据包进行编号然后由接收方进行验证啊什么的,即使是这样,UDP因为在底层协议的封装上没有采用类似TCP的“三次握手”而实现了TCP所无法达到的传输效率。

5、关于Socket

Socket是一个针对TCP和UDP编程的接口,你可以借助它建立TCP连接等等。而TCP和UDP协议属于传输层 。而http是个应用层的协议,它实际上也建立在TCP协议之上。 (HTTP是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机,提供了网络通信的能力。)

Socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已,是对TCP/IP协议的抽象,从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口。

6.TCP三次握手、四次挥手摘自:

TCP 协议 · 笔试面试知识整理

7.为什么TCP的TIME_WAIT状态要保持2MSL?

这最主要是因为两个理由:

1、为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器。因为这个ACK有可能丢失,从而导致处在LAST-ACK状态的服务器收不到对FIN-ACK的确认报文。服务器会超时重传这个FIN-ACK,接着客户端再重传一次确认,重新启动时间等待计时器。最后客户端和服务器都能正常的关闭。假设客户端不等待2MSL,而是在发送完ACK之后直接释放关闭,一但这个ACK丢失的话,服务器就无法正常的进入关闭连接状态。

2、他还可以防止已失效的报文段。客户端在发送最后一个ACK之后,再经过经过2MSL,就可以使本链接持续时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。从保证在关闭连接后不会有还在网络中滞留的报文段去骚扰服务器。

8.TCP和UDP的区别,你的手机上有哪些App会采用UDP

TCP/IP中有两个具有代表意义的传输层协议, 它们分别是TCP和UDP.

TCP: TCP是面向连接的, 可靠的流协议.

流就是指不间断的数据结构, 你可以把它想象成排水管中的水流. 当应用程序采用TCP发送消息时, 虽然可以保证发送的顺序, 但还是犹如没有任何间隔的数据流发送给接受端.

TCP为提供可靠性传输, 实行顺序控制或重发控制机制. 此外还具有流控制(流量控制),拥塞控制,提高网络利用率等众多功能.

UDP: 它是不具有可靠性的数据报协议. 细微的处理它会交给上层应用去完成.

在UDP的情况下, 虽然可以确保发送消息的大小, 却不能保证消息一定会到达, 因此,应用有时会根据自己的需要进行重发处理.

TCP和UDP的区分

可能有人会认为, 鉴于TCP是可靠的传输协议, 那么它就一定优于UDP. 其实不然TCP与UDP的优缺点无法简单地,绝对地去做比较.那么, 对这两种协议应该如何加以区分使用?

TCP 用于在传输层有必要实现可靠性的情况. 由于它是面向连接并具备顺序控制, 重发控制等机制的, 所以它可以为应用提供可靠传输.

而在一方面, UDP主要用于那些对高速传输和实时性有较高要求的通信和广播通信.  我们举个通过IP电话进行通话的例子. 如果使用TCP, 数据在传输途中如果丢失会被重发, 但这样无法流程地传输通话人是声音, 会导致无法进行正常交流. 而采用UDP, 它会不进行重发处理. 从而也就不会有声音大幅度延迟到达的问题. 即使有部分数据丢失, 也只是会影响某一小部分通话,

举例:

举几个应用的例子。TCP一般用于文件传输(FTP HTTP 对数据准确性要求高,速度可以相对慢),发送或接收邮件(POP IMAP SMTP 对数据准确性要求高,非紧急应用),远程登录(TELNET SSH 对数据准确性有一定要求,有连接的概念)等等;UDP一般用于即时通信(QQ聊天 对数据准确性和丢包要求比较低,但速度必须快),在线视频(RTSP 速度一定要快,保证视频连续,但是偶尔花了一个图像帧,人们还是能接受的),网络语音电话(VoIP 语音数据包一般比较小,需要高速发送,偶尔断音或串音也没有问题)等等。

9.TCP滑动窗口

窗口就是量化接收端和服务端当前能处理数据的能力。个人理解,如发现接收端的窗口越来越小,或者越来越大,都可能会有问题。

1. 接收端的窗口越来越小,那么就是接收端处理不过来(1.发的程序太快,太多;2.收的程序太慢,太少;3.发端带宽比收端带宽更大),会导致接收端发送给发送端的窗口变小,从而发送端调整发送窗口大小,降低发送速度,网络流量就会下降。

2. 接收端的窗口越来越大,那么就是发送端处理不过来(1.收的程序太快,太多;2.发的程序太慢,太少;3.发端带宽比收端带宽更小),会导致接收端发送给发送端的窗口变大,从而发送端调整发送窗口大小,增加发送速度,网络流量就会升高。

作者:dongfanliang

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來源:简书

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