TCP/IP协议的简单了解

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HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。关于TCP/IP和HTTP协议的关系,网络有一段比较容易理解的介绍:“我们在传输数据时,可以只使用(传输层)TCP/IP协议,但是那样的话,如果没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用到应用层协议,应用层协议有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议,以封装HTTP 文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”
  术语TCP/IP代表传输控制协议/网际协议,指的是一系列协议。“IP”代表网际协议,TCP和UDP使用该协议从一个网络传送数据包到另一个网络。把IP想像成一种高速公路,它允许其它协议在上面行驶并找到到其它电脑的出口。TCP和UDP是高速公路上的“卡车”,它们携带的货物就是像HTTP,文件传输协议FTP这样的协议等。
你应该能理解,TCP和UDP是FTP、HTTP和SMTP之类使用的传输层协议。虽然TCP和UDP都是用来传输其他协议的,它们却有一个显著的不同:TCP提供有保证的数据传输,而UDP不提供。这意味着TCP有一个特殊的机制来确保数据安全的不出错的从一个端点传到另一个端点,而UDP不提供任何这样的保证。
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。

了解TCP/UDP之前先了解下网络七层协议,就是OSI模型,具体分为:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层,如下图:

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传输层中的协议

  • 传输层它为应用层提供会话和数据报通信服务。
  • 传输层承担OSI传输层的职责。
  • 传输层的核心协议是TCP和UDP。
    • TCP提供一对一的面向连接的可靠通讯服务,TCP建立连接时,对发现的数据进行排序和确认,并恢复在传输工程中丢失的数据包,而UDP则与TCP不同的是,其提供的是一对一或者一对多、无连接不可靠的服务。无论是TCP/IP还是OSI模型中,任何相邻两层的下层为【服务提供层】,上层为【服务调用层】,下层为上层提供的服务分为:【面向连接服务】和【无连接服务】。
  • 面向连接的网络服务

    • 面向连接的网络服务,它具有网络连接建立、数据传输、网络连接释放三个阶段,是按顺序传输可靠的报文组方式,适用于指定对象、长报文、会话型传输要求。面向连接网络服务以电话系统模式为主,比如要和某人通话时,首先要使用手机拨打对方号码-->对方确认后进行通话-->挂断电话结束通话,这就需要先建立连接,使用连接,然后释放连接。连接的本质上就像个管道,发送者在一端放入物体,接收这在另一端按顺序的取出物体。特点:收发的数据顺序一致,内容相同。
  • 无连接的网络服务

    • 无连接的网络服务量实体之间的通信不需要先建立好一个连接。无连接网络服务有3种类型:数据报(Datagram)、确认交付(Confirmed Delivery)与请求回答(Request reply)。无连接服务以邮政系统为模式。每个报文(信件)带有完整的目的地址,并且每一个报文都独立于其他报文,由系统选定的路线传递。在正常情况下,当两个报文发往同一目的地时,先发的先到。但是,也有可能先发的报文在途中延误了,后发的报文反而先收到;而这种情况在面向连接的服务中是绝对不可能发生的
  • 传输控制协议(TCP)

手机能够使用联网功能是因为手机底层实现了TCP/IP协议,可以使手机终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

- TCP全称是Transmission Control Protocol,中文名为传输控制协议,它可以提供可靠的、面向连接的网络数据传递服务。
- 在连接中进行大数据传输(数据大小不做限制)
- 必须建立连接,效率会稍低
- 使用TCP的应用:Web浏览器;电子邮件、文件传输程序。
  • TCP的工作原理:
    • TCP连接的过程又称为TCP三次握手

    • 1.首先发送方给接收方发送一个需要建立连接的同步(SYN)请求.

    • 2.接收方接收到请求后,给发送方回复一个同步/确认(SYN/ACK)应答.

    • 3.发送方接收到接收方的应答后,也会向接收方发送一个ACK确认应答,此时TCP连接成功。

    • 4.TCP通讯是区分客户端和服务端的

    • TCP在发送和接收主机之间将按顺序发送和确认段。断开连接TCP则需要四次挥手过程验证两个主机是否都完成发送和接收全部数据。

    • 握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连 接之前,TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求,断开过程需要经过“四次挥手”


      屏幕快照 2016-10-26 下午12.29.06.png
    • TCP终止连接

      • 采用四次挥手断开双向连接。
      • TCP客户端发送一个FIN,用来关闭客户到服务器的数据传送。
      • 服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
      • 服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。
      • 客户端发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。
  • 用户数据报协议(UDP)
    • UDP全称是User Datagram Protocol,中文名为用户数据报协议。UDP 提供一对一、一对多、多对一、多对多、无拥塞控制、无连接的网络服务,该服务对消息中传输的数据提供不可靠的、最大努力传送。这意味着它不保证数据报的到达,也不保证所传送数据包的顺序是否正确。在有些情况下UDP可能会变得非常有用。因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP中植入了各种安全保障功能,但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销,无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制,将安全和排序等功能移交给上层应用来完成,极大地降低了执行时间,使速度得到了保证。
    • 将数据及源和目的封装成数据包中,不需要建立连接
    • 每个数据报的大小限制在64K之内
    • 使用UDP的应用:域名系统 (DNS);视频流;IP语音(VoIP)。
    • UDP通讯是不区分客户端和服务端的,只分发送端和服务端
  • HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol ),是Web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。
HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应,在请求结束后,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”。

在HTTP 1.0中,客户端的每次请求都要求建立一次单独的连接,在处理完本次请求后,就自动释放连接。

在HTTP 1.1中则可以在一次连接中处理多个请求,并且多个请求可以重叠进行,不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。

由 于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接,因此HTTP连接是一种“短连接”,要保持客户端程序的在线状态,需要不断地向服务器发起连接请求。通常的 做法是即时不需要获得任何数据,客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求,服务器在收到该请求后对客户端进行回复,表明知道客 户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求,则认为客户端“下线”,若客户端长时间无法收到服务器的回复,则认为网络已经断开。

  • SOCKET原理

    • 1.套接字(socket)概念

    套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。
    应 用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP协 议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以 和传输层通过Socket接口,区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

  • 2 建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket ,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket 。
套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。
服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。
客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
连 接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户 端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

  • 3.SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时,可以指定使用的传输层协议,Socket可以支持不同的传输层协议(TCP或UDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。

  • 4.Socket连接与HTTP连接

由 于通常情况下Socket连接就是TCP连接,因此Socket连接一旦建立,通信双方即可开始相互发送数据内容,直到双方连接断开。但在实际网络应用 中,客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点,例如路由器、网关、防火墙等,大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导 致 Socket 连接断连,因此需要通过轮询告诉网络,该连接处于活跃状态。
而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式,不仅在请求时需要先建立连接,而且需要客户端向服务器发出请求后,服务器端才能回复数据。
很 多情况下,需要服务器端主动向客户端推送数据,保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接,服务器就可以直接将数据传送给 客户端;若双方建立的是HTTP连接,则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端,因此,客户端定时向服务器端发送连接请求,不仅可以 保持在线,同时也是在“询问”服务器是否有新的数据,如果有就将数据传给客户端。

  • 总结
第一:从传输层,先说下TCP连接,我们要和服务端连接TCP连接,需要通过三次连接,包括:请求,确认,建立连接。即传说中的“三次握手协议”。
第一次:C发送一个请求连接的位码SYN和一个随机产生的序列号给Seq,然后S收到了这些数据。
第二次:S收到了这个请求连接的位码,啊呀,有人向我发出请求了么,那我要不要接受他的请求,得实现确认一下,于是,发送了一个确认码 ACN(seq+1),和SYN,Seq给C,然后C收到了,这个是第二次连接。
第三次:C收到了确认的码和之前发送的SYN一比较,偶哟,对上了么,于是他又发送了一个ACN(SEQ+1)给S,S收到以后就确定建立连接,至此,TCP连接建立完成。
简单就是:请求,确认,连接。```

- ####数据安全

  - Charles(公司中一般都使用该工具来抓包,并做网络测试)
注意:Charles在使用中的乱码问题,可以显示包内容,然后打开info.plist文件,找到java目录下面的VMOptions,在后面添加一项:-Dfile.encoding=UTF-8
  -  MD5消息摘要算法是不可逆的。
  -  数据加密的方式和规范一般公司会有具体的规定,不必多花时间。

- ####HTTPS的基本使用

  - 1.https介绍
    HTTPS(全称:Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版。
    即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL。 它是一个URI scheme(抽象标识符体系),句法类同http:体系。用于安全的HTTP数据传输。
    https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层(在HTTP与TCP之间)。
在说HTTPS之前先说说什么是HTTP,HTTP就是我们平时浏览网页时候使用的一种协议。HTTP协议传输的数据都是未加密的,也就是明文的,因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全。为了保证这些隐私数据能加密传输,于是网景公司设计了SSL(Secure Sockets Layer)协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密,从而就诞生了HTTPS。SSL目前的版本是3.0,被IETF(Internet Engineering Task Force)定义在RFC 6101中,之后IETF对SSL 3.0进行了升级,于是出现了TLS(Transport Layer Security) 1.0,定义在RFC 2246。实际上我们现在的HTTPS都是用的TLS协议,但是由于SSL出现的时间比较早,并且依旧被现在浏览器所支持,因此SSL依然是HTTPS的代名词,但无论是TLS还是SSL都是上个世纪的事情,SSL最后一个版本是3.0,今后TLS将会继承SSL优良血统继续为我们进行加密服务。
在基于服务器采用https通讯时候,客户端通过获取服务器的证书,进行一系列验证

  -  2.HTTPS和HTTP的区别主要为以下四点:
        - https协议需要到ca申请证书,一般免费证书很少,需要交费。
        - http是超文本传输协议,信息是明文传输,https 则是具有安全性的ssl加密传输协议。
        - http是直接与TCP进行数据传输,而https是经过一层SSL(OSI表示层),用的端口也不一样,前者是80(需要国内备案),后者是443。
        - http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。

  - 3.简单说明
    - HTTPS的主要思想是在不安全的网络上创建一安全信道,并可在使用适当的加密包和服务器证书可被验证且可被信任时,对窃听和中间人攻击提供合理的保护。
    - HTTPS的信任继承基于预先安装在浏览器中的证书颁发机构(如VeriSign、Microsoft等)(意即“我信任证书颁发机构告诉我应该信任的”)。
    - 因此,一个到某网站的HTTPS连接可被信任,如果服务器搭建自己的https 也就是说采用自认证的方式来建立https信道,这样一般在客户端是不被信任的。
    - 所以我们一般在浏览器访问一些https站点的时候会有一个提示,问你是否继续。

  - 对开发的影响。
    -  如果是自己使用NSURLSession来封装网络请求,涉及代码如下。

  • (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
    {
    NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:[NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration] delegate:self delegateQueue:[NSOperationQueue mainQueue]];

    NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithURL:[NSURL URLWithString:@"https://www.apple.com"] completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
    NSLog(@"%@", [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding]);
    }];
    [task resume];
    }

/*
只要请求的地址是HTTPS的, 就会调用这个代理方法
我们需要在该方法中告诉系统, 是否信任服务器返回的证书
Challenge: 挑战 质问 (包含了受保护的区域)
protectionSpace : 受保护区域
NSURLAuthenticationMethodServerTrust : 证书的类型是 服务器信任
*/

  • (void)URLSession:(NSURLSession *)session didReceiveChallenge:(NSURLAuthenticationChallenge *)challenge completionHandler:(void (^)(NSURLSessionAuthChallengeDisposition, NSURLCredential ))completionHandler
    {
    // NSLog(@"didReceiveChallenge %@", challenge.protectionSpace);
    NSLog(@"调用了最外层");
    // 1.判断服务器返回的证书类型, 是否是服务器信任
    if ([challenge.protectionSpace.authenticationMethod isEqualToString:NSURLAuthenticationMethodServerTrust]) {
    NSLog(@"调用了里面这一层是服务器信任的证书");
    /

    NSURLSessionAuthChallengeUseCredential = 0, 使用证书
    NSURLSessionAuthChallengePerformDefaultHandling = 1, 忽略证书(默认的处理方式)
    NSURLSessionAuthChallengeCancelAuthenticationChallenge = 2, 忽略书证, 并取消这次请求
    NSURLSessionAuthChallengeRejectProtectionSpace = 3, 拒绝当前这一次, 下一次再询问
    */
    // NSURLCredential *credential = [NSURLCredential credentialForTrust:challenge.protectionSpace.serverTrust];

      NSURLCredential *card = [[NSURLCredential alloc]initWithTrust:challenge.protectionSpace.serverTrust];
      completionHandler(NSURLSessionAuthChallengeUseCredential , card);
    

    }
    }

  -  如果是使用AFN框架,那么我们不需要做任何额外的操作,AFN内部已经做了处理。
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