什么是Socket?
socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作。我的理解就是Socket就是该模式的一个实现,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭)。
socket中TCP的三次握手建立连接详解
我们知道tcp建立连接要进行“三次握手”,即交换三个分组。大致流程如下:
- 客户端向服务器发送一个SYN J
- 服务器向客户端响应一个SYN K,并对SYN J进行确认ACK J+1
- 客户端再想服务器发一个确认ACK K+1
只有就完了三次握手,但是这个三次握手发生在socket的那几个函数中呢?请看下图:
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从图中可以看出,当客户端调用connect时,触发了连接请求,向服务器发送了SYN J包,这时connect进入阻塞状态;服务器监听到连接请求,即收到SYN J包,调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ,ACK J+1,这时accept进入阻塞状态;客户端收到服务器的SYN K ,ACK J+1之后,这时connect返回,并对SYN K进行确认;服务器收到ACK K+1时,accept返回,至此三次握手完毕,连接建立。
socket中TCP的四次握手释放连接详解
上面介绍了socket中TCP的三次握手建立过程,及其涉及的socket函数。现在我们介绍socket中的四次握手释放连接的过程,请看下图:
图示过程如下:
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某个应用进程首先调用close主动关闭连接,这时TCP发送一个FIN M;
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另一端接收到FIN M之后,执行被动关闭,对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程,因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据;
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一段时间之后,接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N;
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接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。
这样每个方向上都有一个FIN和ACK。
WebSocket介绍与原理
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
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
- 1. 都是一样基于TCP的,都是可靠性传输协议。
- 2. 都是应用层协议。
不同点
- 1. 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。
- 2. WebSocket是需要握手进行建立连接的。
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。
区别
Socket是传输控制层接口,WebSocket是应用层协议。