socket，TCP，http三者之间的关系学习笔记

1.http协议的介绍
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”。

（1）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。

（2）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。
（3）在HTTP2.0中为了解决1.1版本利用率不高的问题，提出了HTTP/2.0版本。增加双工模式，即不仅客户端能够同时发送多个请求，服务端也能同时处理多个请求，解决了队头堵塞的问题；HTTP请求和响应中，状态行和请求/响应头都是些信息字段，并没有真正的数据，因此在2.0版本中将所有的信息字段建立一张表，为表中的每个字段建立索引，客户端和服务端共同使用这个表，他们之间就以索引号来表示信息字段，这样就避免了1.0旧版本的重复繁琐的字段，并以压缩的方式传输，提高利用率。
另外也增加服务器推送的功能，即不经请求服务端主动向客户端发送数据。

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（设计发送心跳包），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。（关于TCP的保活计时器查看上一篇文章）

2.socket原理
（1）套接字概念
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。

ServerSocket.c

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<stdlib.h>
#include<linux/in.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<pthread.h>
void read_thread(){
    
       

	pthread_exit(NULL);
}


int main(int argc,char **argv)
{
    
    
	int s_id,c_id;
	struct sockaddr_in s_addr;
	struct sockaddr_in c_addr;
	pthread_t socketThread;


	memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr));
	memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr));
	
	if(argc !=3){
    
    
		printf("input error!\n");
		exit(-1);
	}

	//1.socket
	s_id = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(s_id == -1){
    
    
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	
	//2.bind
	s_addr.sin_family = AF_INET;
	s_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	inet_aton(argv[1],&s_addr.sin_addr);	

	if((bind(s_id,(struct sockaddr *)&s_addr,sizeof(struct sockaddr_in))) == -1){
    
    
		perror("bind");
		exit(-1);
	}
	
	//3.listen	
	listen(s_id,10);

	//4.accept
	int len = sizeof(struct sockaddr_in);
	while(1){
    
    
		c_id = accept(s_id,(struct sockaddr *)&c_addr,&len);
		if(c_id == -1){
    
    
			perror("accept");
			exit(-1);
		}
		pthread_create(&socketThread, NULL,read_thread,NULL);   //创建线程
	}
	 pthread_join(socketThread,NULL);
	return 0;
}

ClientSocket.c

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<stdlib.h>
#include<linux/in.h>
#include<string.h>
#include<arpa/inet.h>


int main(int argc,char **argv)
{
    
    
	
	int c_id;
	struct Msg msg;
	struct sockaddr_in c_addr;
	
	memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));
	
	if(argc !=3){
    
    
		printf("input error!\n");
		exit(-1);
	}
	//1.socket
	c_id = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(c_id == -1){
    
    
		perror("socket");
		exit(-1);
	}
	//2.connet
	c_addr.sin_family = AF_INET;
	c_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	inet_aton(argv[1],&c_addr.sin_addr);

	if(connect(c_id,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) ==-1){
    
    
		perror("connet");
		exit(-1);
	}
	
	printf("successful lconnection!!!!!!\n");
		
		return 0;
}

3.socket连接与TCP/IP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。

socket则是对TCP/IP协议的封装和应用（程序员层面上）。也可以说，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。”

我们平时说的最多的socket是什么呢，实际上socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。 实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接
口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、
listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理
解：

“TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口，比如win32编程接口一样，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口。”

实际上，传输层的TCP是基于网络层的IP协议的，而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的，而Socket本身不算是协议，就像上面所说，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。socket是对端口通信开发的工具,它要更底层一些.

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（要设计发送心跳包），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：socket本质是编程接口（API），对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口；HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力。

socket，TCP，http三者之间的关系学习笔记

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