关于TCP、IP，HTTP、HTTPS的学习笔记（详细版）

一、HTTP（超文本传输协议）

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一种用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据的应用层协议。它是基于客户端-服务器模型的，客户端发起请求并接收服务器的响应。将其进行文字分割如下：超文本（Hypertext）、传输（Transfer）、协议（Protocol），其关系如下：

超文本主要包括文本、图片、视频等在传统文本语义上扩大的文本。

传输是由传输载体负责，把二进制数据包在两个终端之间进行传输，传输数据的一方叫做请求方，接收到的一方叫做应答方。

HTTP的工作原理如下：

客户端发送请求：客户端（通常是Web浏览器）向服务器发送HTTP请求。请求包括请求行、请求头和请求体。请求行包含请求方法（GET、POST等）和请求的URL地址。请求头包含各种信息，如用户代理、内容类型等。请求体可选，用于传输数据。
服务器处理请求：服务器接收到请求后，根据请求的URL和其他相关信息，执行相应的操作。操作可能包括读取文件、查询数据库、生成动态内容等。
服务器发送响应：服务器生成HTTP响应，包括响应行、响应头和响应体。响应行包含响应的状态码（例如200表示成功，404表示未找到等）。响应头包含各种信息，如内容类型、缓存设置等。响应体包含要传输给客户端的实际数据。
客户端接收响应：客户端接收到服务器的响应后，根据响应的内容进行相应的处理。如果响应包含HTML代码，则浏览器会渲染页面显示。

HTTP协议的特点包括：

简单：HTTP使用简单明了的文本格式进行通信，易于理解和调试。
无连接：每个请求都是独立的，服务器不会保留关于客户端的任何状态信息。
无状态：服务器不会记录之前的请求和响应，每个请求都是独立的，需要保持会话或状态的功能通过其他机制（如cookie）实现。
可扩展：HTTP协议可以通过添加新的请求方法、头部字段等进行扩展。

除了常见的GET和POST请求方法外，HTTP还支持其他方法（如PUT、DELETE等）和许多头部字段（如Content-Type、Authorization等），以满足不同类型的请求和数据传输需求。

扫描二维码关注公众号，回复： 16499727 查看本文章

二、TCP（Transmission Control Protocol）协议介绍

TCP是一种面向连接的可靠传输协议，它在网络通信中扮演着重要的角色。以下是对TCP的详细介绍：

面向连接：TCP通过建立一个虚拟的连接来进行数据传输。在通信双方之间建立连接后，可以进行可靠的数据传输。
可靠性：TCP提供可靠的数据传输服务。它使用确认机制、序列号和校验和等技术来确保数据的完整性和准确性。如果发生数据丢失或错误，TCP会自动重传丢失的数据，并按正确的顺序重新组装数据。
流量控制：TCP使用滑动窗口机制来进行流量控制。接收方可以告知发送方自己的缓冲区大小，从而限制发送方发送的数据量，避免过载。
拥塞控制：TCP通过拥塞窗口机制来进行拥塞控制。它根据网络的拥塞程度调整发送速率，以避免网络拥塞并保持网络的稳定性。
面向字节流：TCP将数据分割为较小的报文段，并以字节流的形式进行传输。这意味着应用程序无需担心数据的分段和重组，因为TCP会自动处理这些细节。
可靠的握手和挥手：TCP使用三次握手来建立连接，确保双方都准备好发送和接收数据。在结束通信时，TCP使用四次挥手来关闭连接，并确保双方都能完整地传输所有数据。
端到端通信：TCP是一种端到端的协议，它负责将应用程序之间的数据传输从一端发送到另一端。它隐藏了底层网络的细节，使得应用程序可以专注于数据的传输和处理。
依赖关系：TCP依赖于IP进行数据包的传输，TCP将数据分割为报文段后，将其封装在IP数据包中，并通过IP协议进行传输。
协同工作：TCP和IP一起工作以实现可靠的数据传输。TCP负责数据的可靠性、有序性和流量控制等方面的处理，而IP负责将数据包从源主机路由到目的主机，处理网络间的数据包传递。
组成互联网协议族：TCP和IP是互联网协议族（TCP/IP）的两个核心协议，它们与其他协议组合使用，构成了互联网的基础通信架构。

关于TCP的三次握手和四次握手：

SYN、ACK、SYN-ACK和FIN是TCP协议中的标志位或控制位，用于建立和关闭连接。它们分别表示以下含义：

SYN（Synchronize）：SYN标志位用于发起连接请求的报文段，通常由客户端发送给服务器。当客户端希望与服务器建立连接时，它会发送一个带有SYN标志位的TCP报文段，表示请求建立连接。
ACK（Acknowledgment）：ACK标志位表示确认，在TCP的握手过程中，当收到对方发来的SYN报文段后，回应的报文段会设置ACK标志位，并确认之前接收到的序列号。
SYN-ACK：SYN-ACK是指同时包含SYN和ACK标志位的报文段，用于响应连接请求。服务器在收到客户端的SYN报文段后，会回复一个带有SYN和ACK标志位的报文段，表示接受连接请求并确认同步。
FIN（Finish）：FIN标志位用于关闭连接。当一方决定关闭连接时，会发送一个带有FIN标志位的报文段。接收方收到FIN后，确认接收并发送自己的FIN报文段作为回应，完成双向关闭。

这些标志位在TCP的三次握手和四次挥手过程中起着重要的作用。SYN和ACK配合使用，确保连接的建立和同步；而FIN用于关闭连接，通知对方停止数据传输。

TCP的连接建立过程（三次握手）：

客户端发送一个带有SYN标志位的报文段，向服务器发起连接请求。
服务器收到请求后，回复一个带有SYN-ACK标志位的报文段，表示接受连接请求并确认同步。
客户端收到服务器的响应后，再发送一个带有ACK标志位的报文段，表示确认接收服务器的确认。至此，连接建立完成。

TCP的连接关闭过程（四次挥手）：

一方发送一个带有FIN标志位的报文段，表示希望关闭连接。
接收方收到FIN后，发送一个带有ACK标志位的报文段，确认接收。
在数据传输完成后，接收方也发送一个带有FIN标志位的报文段，表示自己也希望关闭连接。
发送方收到FIN后，发送一个带有ACK标志位的报文段，确认接收，完成双向关闭。

三、UDP协议介绍

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输协议，它提供了一种简单的、不可靠的数据传输服务。以下是对UDP的详细介绍：

无连接性：UDP是一种无连接的协议，通信双方在发送和接收数据之前不需要建立连接。这意味着UDP通信不保证数据的可靠性和顺序性，每个数据包都是独立地处理。
轻量级：相对于TCP协议，UDP协议非常轻量级。UDP头部只有8个字节，而TCP头部则有至少20个字节。因此，UDP在网络开销上更小，并且具有较低的延迟。
不可靠性：UDP不提供数据传输的可靠性保证。它不使用确认机制、重传机制或拥塞控制，也不保证数据的到达顺序。这使得UDP在一些实时应用中更为适用，如音频和视频流媒体等。
高效性：由于UDP没有复杂的机制来保证可靠性，它可以在最小的开销下进行快速的数据传输。这使得UDP在某些需要高效传输的场景中非常有用。
广播和多播支持：UDP支持广播和多播，可以将数据同时发送给多个目标主机。这对于实现一对多的实时通信，如在线游戏或视频会议等应用很有用。
无拥塞控制：UDP不具备拥塞控制机制，这意味着在网络拥塞时，UDP传输可能会导致丢包或延迟增加。但与此同时，UDP的不可靠性使其更适合某些场景，例如传感器数据传输，其中实时性优先于可靠性。

UDP（User Datagram Protocol）和IP（Internet Protocol）是互联网协议族中的两个关键组成部分，它们密切相关并共同工作以实现数据传输。

报文封装：UDP使用IP协议进行数据包的封装和传输。在发送端，UDP将应用程序的数据封装到UDP报文段中；然后，UDP将报文段添加到IP数据包中，同时添加源IP地址和目的IP地址等必要的IP头部信息。最后，IP层将整个IP数据包发送到网络中。
IP地址定位：UDP依赖IP协议来寻址和定位接收方。每个主机都有一个唯一的IP地址，UDP使用这些地址来确定发送数据的目标主机，并将数据包传送到正确的目的地。
协议层次：UDP位于传输层，而IP位于网络层。UDP负责提供简单的、无连接的数据传输服务，处理数据报的分割与重组；而IP负责将数据包从源主机路由到目的主机，处理网络间的数据包传递、路由选择和 addressing 等问题。
互补关系：UDP与IP互为补充，UDP提供了数据传输的协议头部信息，如源端口号和目的端口号等，以标识应用程序之间的通信；而IP负责提供底层的路由和寻址功能，确保数据包能够正确到达目标主机。

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）和HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）是用于在网络上传输数据的协议。下面对它们进行详细介绍：

HTTP:

不加密传输：HTTP是一种无状态的协议，用于在客户端和服务器之间传输超文本数据。它使用明文传输数据，不提供加密保护，因此容易受到中间人攻击或数据篡改的风险。
默认端口为80：HTTP默认使用TCP协议的80端口进行通信。
无连接性：每次请求都是独立的，即客户端发送请求并等待响应后，连接就会关闭。这意味着服务器无法记住之前的请求。
明文传输：HTTP的数据传输是明文的，包括URL、请求头部和响应内容等。这使得数据的机密性受到威胁，如用户登录信息或敏感数据可能被窃取。

HTTPS:

加密传输：HTTPS是通过使用SSL（Secure Sockets Layer）或TLS（Transport Layer Security）协议，对HTTP进行安全加密的协议。它使用加密算法来保护数据的机密性，防止数据被窃听或篡改。
默认端口为443：HTTPS默认使用TCP协议的443端口进行通信。
安全验证：HTTPS使用数字证书来验证服务器的身份。这确保了客户端与服务器之间的通信是受信任的，并防止中间人攻击。
可信任的连接：HTTPS通过使用SSL/TLS协议建立一个安全的加密隧道，对数据进行加密和解密。这使得数据在传输过程中免受窃听和数据篡改的风险。
性能影响：由于加密和解密的过程需要计算资源，HTTPS相对于HTTP会增加一些额外的性能开销。但是，随着硬件和协议的不断改进，这种差距正在减小。