网络通信协议
大型应用程序一般需要拆分成多个子系统来实现
- 子系统分布在同一台机器的不同JVM中
- 子系统分布在不同机器上
这些子系统需要相互间进行通信,才能确保功能的实现
TCP/IP
TCP/IP协议是一个协议族,包含了很多协议,HTTP 就是属于这个协议的
TCP/IP协议簇的最重要的概念就是分层,这个协议族把网络分为四个部分
应用层、传输层、网络层,数据链路层
1. TCP传输控制协议
从名字就可以看出来,这是属于传输层的协议
基于字节流的可靠有连接数据传输服务,保证数据的可达性和数据到达的顺序等。
- 建立连接需要三次握手
- clien向sever发送建立连接的请求
- sever接受请求报文,并为client分配资源,然后发送授予连接申请的ACK报文
- client收到确认报文,向sever发送已经接收sever授权的确认报文,并为接下来的数据传输分配资源。
之后进行数据的传输
三次握手的过程(图片来源)
确认比特ACK:值为1时确认号有效,值为0时确认号无效。
同步比特SYN:值为1表示这是一个连接请求或连接接受报文。
解惑:为什么需要第三次握手?
考虑到一种异常情况: 第一次握手时,发送第一次连接请求的报文A1,由于网络延迟的问题(没有丢失),在一定时间内client没有收到sever的连接授权报文,client误认为是丢失的,然后client会在发送第二次申请连接建立的报文A2,sever接收到A2,建立连接,收发数据,释放链接。由于一次数据传输的时间很短,这时A1才刚刚到达sever,sever以为是新的请求连接,会发送B1
- 如果没有第三次握手,sever会一直为client分配资源,发送B1时就已建立连接(造成服务器端资源浪费),但client会丢弃失效的B1,也不会发送数据
- 如果有第三次握手,sever只有接收到client的确认报文才会建立连接
只要A1的到达时间在A2到达sever与client与sever释放连接的时间内,都属于失效请求连接的正常情况,可以通过前两次握手来解决。
- 断开连接需要四次挥手(以client端主动挥手为例)
- client数据已经发送完毕后,向sever发送FIN标志报文,告诉sever,client到sever的数据已经发送完毕,关闭client到sever的数据通道,然后client进入 FIN_WAIT_1状态
- sever接收FIN报文,然后进入CLOSE_WAIT状态,发送ACK确认报文到client
- sever发送完数据, 发送FIN标志的报文,来关闭sever到client的数据传输,进入LAST_ACK状态
- client接收到FIN标志,进入TIME_WAIT状态,发送确认报文ACK到sever,sever进入CLOSE状态
断开连接可以是任何一方主动发起,也可以是同时发起,一共四次:两次发送FIN报文,两次对FIN报文的确认ACK报文的发送。TCP是全双工通信,需要双方进行关闭通信信道
终止比特FIN: 对应TCP头部FIN位的值为1,表示要发送的数据报已经发送完毕,需要释放传送连接。
FIN M指的是:要发送的数据报已经发送完毕,并且此报文的序号为M,需要被确认。
常见的问题
- 三次握手和四次挥手的过程?
上述过程就是
- 为什么建立连接需要三次,而释放链接需要四次?
建立连接时,sever返回SYN+ACK给client,但是释放链接时,FIN和ACK是分开传送的,因为,FIN表示的是发送方的数据已经发送完毕了,等待接收方关闭从发送方到接收方的连接通道,ACK表示的是发送方对接受方关闭连接的确认,一般FIN和ACK不同时进行发送,因为代表的含义不同
2. UDP(用户数据报协议)
从名字可以看出来,这是一个传输单位一个完整数据报文的传输协议
UDP 是面向无连接的、不可靠的网络传输协议。性能上表现较好,但是会出现数据丢失、乱序的现象。
3. IP(Internet Protocal网络协议)
从名字可以看出来,这是网络层协议
- 主要负责IP包在网络上的路由,数据报的分割、重组,以支持不同大小传输单元的数据连接
- IP与TCP共同构成了英特网的核心协议
- 面向无连接、不可靠数据传输服务
- 辅助的协议 ARP(地址解析协议,将IP地址解析为MAC地址),RARP( 逆地址解析协议,将MAC地址转换成IP地址),主要是由于IP地址的资源有限,而MAC地址全球唯一。
TCP、UDP、IP、HTTP协议的关系
如果传输层是TCP,网咯层的协议是IP协议,则被称为TCP/IP协议
如果传输层是UDP,网络层的协议使用的是IP协议,则被称为UDP/IP协议
HTTP协议是应用层协议,下面使用的是TCP/IP 协议