弄明白socket和websocket

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

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。

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。


WebSocket protocol 是HTML5一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信(full-duplex)。一开始的握手需要借助HTTP请求完成。————百度百科

目的:即时通讯,替代轮询

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

websocket协议包含两部分:一部分是“握手”,一部分是“数据传输”。

应用场景:网站上的即时通讯是很常见的,比如网页的QQ,聊天系统等。按照以往的技术能力通常是采用轮询、Comet技术解决。

HTTP协议是非持久化的,单向的网络协议,在建立连接后只允许浏览器向服务器发出请求后,服务器才能返回相应的数据。当需要即时通讯时,通过轮询在特定的时间间隔(如1秒),由浏览器向服务器发送Request请求,然后将最新的数据返回给浏览器。这样的方法最明显的缺点就是需要不断的发送请求,而且通常HTTP request的Header是非常长的,为了传输一个很小的数据 需要付出巨大的代价,是很不合算的,占用了很多的宽带。

缺点:会导致过多不必要的请求,浪费流量和服务器资源,每一次请求、应答,都浪费了一定流量在相同的头部信息上

然而WebSocket的出现可以弥补这一缺点。在WebSocket中,只需要服务器和浏览器通过HTTP协议进行一个握手的动作,然后单独建立一条TCP的通信通道进行数据的传送。

原理:WebSocket同HTTP一样也是应用层的协议,但是它是一种双向通信协议,是建立在TCP之上的。

连接过程 —— 握手过程

1. 浏览器、服务器建立TCP连接,三次握手。这是通信的基础,传输控制层,若失败后续都不执行。

2. TCP连接成功后,浏览器通过HTTP协议向服务器传送WebSocket支持的版本号等信息。(开始前的HTTP握手)

3. 服务器收到客户端的握手请求后,同样采用HTTP协议回馈数据。

4. 当收到了连接成功的消息后,通过TCP通道进行传输通信。

WebSocket与HTTP的关系

相同点

都是一样基于TCP的,都是可靠性传输协议。

都是应用层协议。

不同点

WebSocket是双向通信协议,模拟Socket协议,可以双向发送或接受信息。HTTP是单向的。

WebSocket是需要握手进行建立连接的。

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。

相对于传统 HTTP 每次请求-应答都需要客户端与服务端建立连接的模式,WebSocket 是类似 Socket 的 TCP 长连接的通讯模式,一旦 WebSocket 连接建立后,后续数据都以帧序列的形式传输。在客户端断开 WebSocket 连接或 Server 端断掉连接前,不需要客户端和服务端重新发起连接请求。在海量并发及客户端与服务器交互负载流量大的情况下,极大的节省了网络带宽资源的消耗,有明显的性能优势,且客户端发送和接受消息是在同一个持久连接上发起,实时性优势明显。

联系

WebSocket在建立握手时,数据是通过HTTP传输的。但是建立之后,在真正传输时候是不需要HTTP协议的。

WebSocket与Socket的关系

Socket其实并不是一个协议,而是为了方便使用TCP或UDP而抽象出来的一层,是位于应用层和传输控制层之间的一组接口。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。当两台主机通信时,必须通过Socket连接,Socket则利用TCP/IP协议建立TCP连接。TCP连接则更依靠于底层的IP协议,IP协议的连接则依赖于链路层等更低层次。WebSocket则是一个典型的应用层协议。Socket是传输控制层协议,WebSocket是应用层协议。

HTML5与WebSocket的关系

WebSocket API 是 HTML5 标准的一部分, 但这并不代表 WebSocket 一定要用在 HTML 中,或者只能在基于浏览器的应用程序中使用。实际上,许多语言、框架和服务器都提供了 WebSocket 支持,例如:

* 基于 C 的 libwebsocket.org

* 基于 Node.js 的 Socket.io

* 基于 Python 的 ws4py

* 基于 C++ 的 WebSocket++

* Apache 对 WebSocket 的支持: Apache Module mod_proxy_wstunnel

* Nginx 对 WebSockets 的支持: NGINX as a WebSockets Proxy 、 NGINX Announces Support for WebSocket Protocol 、WebSocket proxying

* lighttpd 对 WebSocket 的支持:mod_websocket

WebSocket 机制

WebSocket 是 HTML5 一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信,能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯,它建立在 TCP 之上,同 HTTP 一样通过 TCP 来传输数据,但是它和 HTTP 最大不同是:

WebSocket 是一种双向通信协议,在建立连接后,WebSocket 服务器和 Browser/Client Agent 都能主动的向对方发送或接收数据,就像 Socket 一样;WebSocket 需要类似 TCP 的客户端和服务器端通过握手连接,连接成功后才能相互通信。

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