深入解析网络通信基础：TCP、UDP、HTTP、HTTPS及Socket协议

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会话层：

1. 会议的开始和结束；

2、典型设备：网关；

3、典型协议、标准及应用：RPC、SQL、NFS、X WINDOWS、ASP

传输层：

1、主要功能：Transport的端到端控制；

2、典型设备：网关；

3、典型协议、标准及应用：TCP、UDP、SPX

网络层：

1、主要功能：路由、寻址网络；

2、典型设备：路由器；

3、典型协议、标准及应用：以太网使用的协议之一（Internet Packet eXchange - IPX）、可路由协议组（APPLETALK）、网际协议（Internet Protocol - IP）、Internet控制消息协议（ICMP）、地址解析协议（ARP）、反向地址解析协议（RARP）.

（网络接入层：网络接入层也称为主机到网络层。网络接入层的功能包括IP地址到物理地址硬件的映射，以及将IP封装成帧。基于不同硬件类型的网络接口，网络访问层定义与物理介质的连接。

数据链路层：

1、主要功能：保证被忽略链路的数据链路无差错；

2、典型设备：交换机、网桥、网卡；

3、典型协议、标准及应用：802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY；

物理层：

1、主要功能：传输物理比特流；

2、典型设备：集线器、中继器

3. 典型协议、标准和应用：V.35、EIA/TIA-232。

TCP/IP五层模型

TCP/IP 协议是一个协议簇。其中包括许多协议。 UDP只是其中之一。 TCP/IP协议集包括应用层、传输层、网络层和网络接入层。 TCP/IP五层模型的协议分为：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。中继器、集线器和我们通常所说的双绞线也工作在物理层；网桥（现在很少使用）、以太网交换机（二层交换机）、网卡（其实网卡一半工作在物理层，一半工作在数据链路层）都处于数据链路层；路由器和三层交换机位于网络层；传输层主要是四层交换机，也有工作在四层的路由器。

1. TCP、UDP对比

1.1 TCP（Transmission Control Protocol传输控制协议）

TCP 是面向连接的协议，在发送和接收数据之前必须建立可靠的连接。一条TCP连接必须经过3次“对话（握手）”才能建立。 TCP面向连接的通信方式（三次握手、四次挥手）大大提高了数据通信的可靠性，允许发送数据端和接收端在正式传输数据之前进行交互，为正式传输数据奠定了可靠的基础。数据传输。

TCP三次握手过程：1 主机A通过向主机B发送一个包含同步序号标志位的数据段来请求主机B建立连接，通过这个数据段，主机A告诉主机B两件事：我要和你通信；你可以用哪个序号作为起始数据段来回复我。 2 主机B收到主机A的请求后，用一个带有确认响应（ACK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机A，同时也告诉主机A两件事：我已经收到你的请求，即可传输数据；您想使用哪个序列号作为起始数据段来回复我？ 3 主机A收到此数据段后，发送确认响应，确认已收到主机B的数据段： "我已经收到回复了。我现在将开始传输实际数据。这样，三次握手就完成了，主机A和主机B就可以进行传输了。数据。 3次握手的特点是没有应用层数据。仅当TCP 连接建立时，SYN 标志才设置为1。握手完成后，SYN 标志置0。TCP断开连接4次挥手过程：1 当主机A 完成数据传输后，将控制位FIN 置1，并请求停止TCP 连接2. 主机收到FIN 后， B回应它并确认该方向的TCP连接将被关闭。它将ACK设置为13，然后主机B向相反方向发出关闭请求。将FIN设置为14。主机A确认主机B的请求，将ACK设置为1，双向关闭结束。该术语解释了ACKTCP 标头的控制位之一，用于确认数据。确认由目的地发送，用于告知发送方已收到序列号之前的所有数据段。例如，如果确认号码为，则该确认号码无效。这时就会要求重新传输数据，以保证数据的完整性。 SYN 同步序列号，TCP 建立连接时该位设置为1。 FIN 发送端完成发送任务位。当TCP 完成数据传输，需要断开连接时，建议断开连接的一方将该位设置为1。 TCP 头结构：源端口16 位目的端口16 位序列号32 位响应序列号32 位TCP 头长度4 位保留6 位控制码6 位窗口大小16 位偏移量16 位校验和16 位选项32 位（可选）这样我们就得到了TCP 标头的最小长度，即20 字节。

1.2 UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

(1) UDP是一种非连接协议。源端和终端在传输数据之前不建立连接。当它想要传输时，它只是从应用程序中获取数据并尽快将其丢弃。到互联网。在发送端，UDP传输数据的速度仅受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP将每个报文段放入队列中，应用程序每次从队列中读取每个报文段。读取消息段。 (2)由于传输数据时没有建立连接，因此不需要维护连接状态，包括发送和接收状态等。因此，一台服务器机器可以同时向多个客户端传输同一条消息。 (3)UDP数据包的报头很短，只有8个字节，与TCP的20个字节的数据包相比，额外的开销很小。 (4)吞吐量不受拥塞控制算法调节，仅受应用软件产生数据的速率、传输带宽、源端主机性能的限制。 (5)UDP采用尽力而为传送，即不保证可靠传送，因此主机不需要维护复杂的链路状态表(里面有很多参数)。 (6)UDP是面向消息的。发送方的UDP交给应用程序的消息在添加报头后向下传递到IP层。既不进行分割也不合并，但这些数据包的边界被保留，因此应用程序需要选择合适的数据包大小。

我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间的TCP/IP通信是否正常。其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送一个UDP数据包，然后对方主机确认收到该数据包。如果数据包到达的消息及时反馈，网络就会畅通。 UDP 头结构：源端口16 位目的端口16 位长度16 位校验和16 位TCP与UDP的区别：TCP：是流模式协议，面向连接可靠传输（保证数据正确性和数据顺序），用于传输大数据数据量大（流模式），速度慢，建立连接需要较多的开销（时间、系统资源），而且TCP程序结构比较简单。

UDP：是数据报模式协议，面向非连接、不可靠传输（无法保证数据正确性和数据顺序），用于传输少量数据（分组模式），速度快，需要系统资源较少，UDP程序结构比较简单。

2 HTTP、HTTPS、Socket协议

2.1HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransfer Protocol)

HTTP 是Web 网络的基础，也是手机网络常用的协议之一。它是一个建立在TCP协议之上的应用程序。最显着的特点是客户端发送的每个请求都需要服务器发回响应。请求完成后，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”。因此，HTTP连接是一种“短连接”。为了保持客户端程序在线，需要不断地向服务器发起连接请求。如果服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“离线”。如果客户端长时间收不到服务器的回复，则认为网络已断开。在HTTP 1.0中，来自客户端的每个请求都需要建立单独的连接。处理完该请求后，连接自动释放。在HTTP 1.1中，一个连接可以处理多个请求，并且多个请求可以重叠。无需等待一个请求结束后再发送下一个请求。

2.2HTTPS协议（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer）

HTTPS是一个以安全为目标的HTTP通道，是HTTP的安全版本。在HTTP 下添加SSL 层。 HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的细节需要SSL。 HTTPS 具有与HTTP 不同的默认端口和加密/身份验证层（在HTTP 和TCP 之间）。 HTTP 协议以明文形式发送内容，不提供任何形式的数据加密。如果攻击者拦截了网页浏览器和网站服务器之间的传输消息，就可以直接读取其中的信息。因此，HTTP协议不适合传输某些数据。敏感信息。

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