TCP和UDP是传输层的协议,定义了数据传输的方式。
TCP:
TCP是面向连接的,在建立连接前需三次握手。为什么需要三次连接?一般来说,只要客户端和服务端两侧都实现应答操作就可认为连接已建立。基于这个标准,客户端首先发起SYN+seq=x请求(进入syn_sent状态),服务端收到后回复和发起SYN,ACK,ack=x+1,seq=y请求(syn_rcvd状态),客户端收到响应ACK,ack=y+1(进入established状态),服务端收到后也进入established。
三次连接的作用:一个是保证双方都已准备好;另个是确定传输数据的序号。
为什么断开需要四次挥手:当客户端主动发起断开连接FIN时,服务端收到后立即发回响应给客户端,表示已收到请求,这时服务端还需等待数据全部发送完,服务端才主动发起断开连接FIN(我这边也好了,可以断开了),客户端收到请求后,立即发送响应,等待2ms后自动关闭,而服务器收到响应后,也进入关闭(如果没有收到,则超时自动关闭)。
理论上,tcp每次数据发送前都需三次握手建立连接状态,可以在TCP响应头content_length定义长度,保证数据全部发送后,再断开连接。现在http1.1协议后,都默认keep-alive连接。另外,TCP可以保证数据有序、不丢失,并可进行流量控制、拥塞控制。
UDP:
UDP不是面向连接的,发送数据前无需三次握手建立连接。UDP是不可靠的,没有数据确认机制,无法保证数据是否成功发送,因此UDP协议常常发送丢包现象。UDP的数据格式是数据报,而TCP是数据流。UDP协议的适用场景是直播视频等。
HTTP:
HTTP是应用层的协议,定义了数据封装的方法,其默认接口是80。同时HTTP是无状态和无连接的,同时是单向的,只能客户端主动向服务端发起请求。HTTP1.1是一种半双工的同步协议,客户端需等待服务端的响应。HTTP2.0是全双工的,客户端可以不断向服务端发送请求,而无需等待响应。消息格式:请求消息:请求行,头部,数据部分;响应消息:状态行,头部,数据部分。
SOCKET:
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。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议(SOCKET是一个5元组(源IP,目标IP,源端口,目标端口,协议类型(ipv4或ipv6)))。
TCP和UDP只是协议,而socket是他们的具体实现之一,当需新建立一个tcp或udp连接时,就通过SOCKET.accept()新建一个相应协议的socket实例,并用一个数组连接池来管理这些连接。应用IO多路复用epoll,可以在这些socket建立的时候设置一个callback,当其中一个socket需要发送或接受数据时,通过callback快速找到相应socket,并与应用层进行连接。因此,socket不仅是TCP和UDP协议的具体实现,同时还实现了传输层与应用层的数据传输作用。