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浅谈Http协议(五):基于Tcp协议的三次握手和四次挥手

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摘要:很多人都知道协议是基于协议创造出来的采用文本方式传输非二进制传输的应用层协议,协议是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输,而应用层协议,主要解决如何包装和规范数据。你也可以自己定义应用层协议,只不过所有配套的东西都要自己重新造轮子。

从问题切入能帮我们更好地理解晦涩难懂的概念。很多人都知道http协议是基于Tcp协议创造出来的采用文本方式传输(非二进制传输)的应用层协议,TPC/IP协议是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输,而应用层协议,主要解决如何包装和规范数据。那不经过应用层协议就不能传递数据了吗,当然可以只使用(传输层)TCP/IP协议,但那就像你写了一堆字,却不按语法来写,别人即使看到你的文章,却完全不知道你想表达什么,应用层协议就相当于语言中的语法。

应用层协议有很多,比如HTTP(超文本传输协议)、FTP(文件传输协议)、TELNET(远程登录协议)、SMTP(邮件传输协议)等。现代浏览器默认都支持http协议,也有专门为http协议定制的http服务器。你也可以自己定义应用层协议,只不过所有配套的东西都要自己重新造轮子。

在TCP/IP协议中,要提供可靠的连接服务,需要采用三次握手建立一个可靠连接,为什么建立可靠连接需要三次握手?客户端发起,服务端响应,不是两次握手就可以建立连接了吗?假设没有第三次握手,客户端发出连接请求A,由于网络原因,服务端并没有收到A,于是客户端又发送了连接请求B,并建立了连接,完成通信,断开连接。这时候,服务端突然又收到了A,于是看作是一次新的连接请求,进行第二次握手,由于不存在第三次握手,所以这时已经建立了TCP连接。但实际上客户端并没有发起连接,所以不会传递数据,服务端却一直在等待客户端发数据过来,那么这条连接就会变成一条死连接,造成很大的资源浪费。所以第三次握手的必要性:防止已失效的请求报文段突然又传送到了服务端而造成连接的误判

断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开,即四次挥手确认断开一个连接。为什么是四次挥手呢,客户端发起,服务端响应,再加一次前面说到的确认,三次就可以完成了呀。

TCP协议是全双工协议,就是说双方都可以同时向对方发送或接收数据。当有一方要关闭连接时,会发送指令告知对方,我要关闭连接了。这时对方会回一个ACK,此时一个方向的连接关闭(此时2次挥手了)。但是另一个方向仍然可以继续传输数据,等到发送完了所有的数据后,会发送一个FIN段来关闭此方向上的连接,接收方发送ACK确认关闭连接(此时4次挥手了)。

最后看一下通信领域常见的全双工、半双工、单工概念:

TCP协议可以提供全双工的数据流传输服务,亦即接收的时候可以发送,发送的时候也可以接收,每个连接都相当于两根并行且双向传输的信号线。

http 1.0是半双工协议,遵循请求-响应模式,就是数据可以在客户端和服务端两个方向上传输,但是不能同时传输。它意味着在同一时刻,只有一个方向上的数据传送,每个连接都相当于只有一根可以双向传输的信号线。

http1.1也是半双工协议,依然遵循请求-响应模式,但引入了管道机制,建立了长连接和多路复用,可先后发送多个http请求,不用等待回复,回复按顺序一个一个回复。但是客户端在未收到之前所发出所有请求的响应之前,将会阻塞后面的请求(排队等待),比如谷歌浏览器最多同时允许同域名下6个并发请求,如果该6个请求一直没有响应,将会引起后续所有请求的阻塞。

http2.0(未普及)是全双工协议,依然遵循请求-响应模式,但客户端发送多个请求和服务端给出多个响应的顺序不受限制,这样既避免了堵塞,又能更快获取响应。在复用同一个TCP连接时,服务器同时(或先后)收到了A、B两个请求,先回应A请求,但由于处理过程非常耗时,于是就发送A请求已经处理好的部分, 接着回应B请求,完成后,再发送A请求剩下的部分。

长连接,指建立一个TCP连接后,可以连续发送多个数据包,在TCP连接保持期间,如果没有数据包发送,需要双方发检测包以维持此连接,一般需要自己做在线维持。 建立连接后,在断开之前,后续每次交互数据包不需要再经过三次握手四次挥手过程。常见头信息中Connection:keep-alive
短连接,是指通信双方有数据交互时,就建立一个TCP连接,数据发送完成后,则断开此TCP连接,每次交互数据都需要经过握手和挥手的繁琐过程,一般银行都使用短连接。常见头信息中Connection:close

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