對(duì)于TCP鲜屏，Http烹看，Socket這些名詞，你是否熟悉呢洛史，他們有哪些異同點(diǎn)呢惯殊？帶著這些疑問，開始我們的學(xué)習(xí)之旅

故事還要從七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開始...

七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

• 物理層 建立也殖、維護(hù)、斷開物理連接忆嗜。（由底層網(wǎng)絡(luò)定義協(xié)議）
• 數(shù)據(jù)鏈路層 建立邏輯連接、進(jìn)行硬件地址尋址捆毫、差錯(cuò)校驗(yàn)等功能。（由底層網(wǎng)絡(luò)定義協(xié)議）
• 網(wǎng)絡(luò)層 進(jìn)行邏輯地址尋址冻璃，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的路徑選擇。
  ??常見協(xié)議有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP
• 傳輸層 定義傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議端口號(hào)省艳，以及流控和差錯(cuò)校驗(yàn)。
  ??常見協(xié)議有：TCP UDP跋炕，數(shù)據(jù)包一旦離開網(wǎng)卡即進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳輸層
• 會(huì)話層 建立、管理辐烂、終止會(huì)話遏插。（在五層模型里面已經(jīng)合并到了應(yīng)用層）
  ??對(duì)應(yīng)主機(jī)進(jìn)程，指本地主機(jī)與遠(yuǎn)程主機(jī)正在進(jìn)行的會(huì)話纠修。
• 表示層 數(shù)據(jù)的表示胳嘲、安全、壓縮扣草。（在五層模型里面已經(jīng)合并到了應(yīng)用層）
  ??常見格式有了牛，JPEG颜屠、ASCll、DECOIC鹰祸、加密格式等
• 應(yīng)用層 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與最終用戶的一個(gè)接口甫窟。
  ??常見協(xié)議有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP

七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

IP TCP UDP HTTP

通過對(duì)七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的了解，IP協(xié)議對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層蛙婴，TCP協(xié)議對(duì)應(yīng)于傳輸層粗井，而http協(xié)議對(duì)應(yīng)于應(yīng)用層，從本質(zhì)上來說街图，三者是不同層面的東西浇衬，如果打個(gè)比方的話，IP就像高速公路台夺，TCP就如同卡車径玖，http就如同貨物痴脾，貨物要裝載在卡車并通過高速公路才能從一個(gè)地點(diǎn)送到另一個(gè)地點(diǎn)颤介。

那TCP與UDP的區(qū)別又是什么呢？

• TCP 傳輸控制協(xié)議赞赖，Transmission Control Protocol
  TCP是一種面向連接的滚朵、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議前域。

• UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,User Datagram Protocol
  UDP是OSI（Open System Interconnection辕近，開放式系統(tǒng)互聯(lián)） 參考模型中一種無連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡單不可靠信息傳送服務(wù)匿垄。

TCP是面向連接的傳輸控制協(xié)議移宅，提供可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)（類似于打電話）
UDP是提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，傳輸不可靠椿疗，可能丟包（類似于發(fā)短信）
TCP首部開銷20字節(jié)，UDP首部開銷8字節(jié)
TCP只能是點(diǎn)到點(diǎn)的連接浅乔，UDP支持一對(duì)一靖苇，一對(duì)多贤壁，多對(duì)一芯砸，多對(duì)多的交互通信
TCP邏輯通信信道是全雙工的可靠信道，UDP則是不可靠信道

注:什么是單工双揪、半雙工渔期、全工通信疯趟？
信息只能單向傳送為單工谋梭；
信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送稱為半雙工瓮床；
信息能夠同時(shí)雙向傳送則稱為全雙工隘庄。

TCP的三次握手

TCP建立一個(gè)連接需要3次握手IP數(shù)據(jù)包丑掺，斷開連接需要4次握手。TCP因?yàn)榻⑦B接兼丰、釋放連接鳍征、IP分組校驗(yàn)排序等需要額外工作蟆技，速度較UDP慢許多质礼。TCP適合傳輸數(shù)據(jù)眶蕉，UDP適合流媒體

第一次握手：客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器造挽，并進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)嵌器；
第二次握手：服務(wù)器收到syn包爽航，必須確認(rèn)客戶的SYN（ack=j+1）讥珍，同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包（syn=k）窄瘟，即SYN+ACK包蹄葱，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)；
第三次握手：客戶端收到服務(wù)器的SYN＋ACK包觅赊，向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢饶囚，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTABLISHED狀態(tài)萝风，完成三次握手。

tcp-ip-handshark.png

Socket

我們知道兩個(gè)進(jìn)程如果需要進(jìn)行通訊最基本的一個(gè)前提能能夠唯一的標(biāo)示一個(gè)進(jìn)程睬塌，在本地進(jìn)程通訊中我們可以使用PID來唯一標(biāo)示一個(gè)進(jìn)程揩晴，但PID只在本地唯一硫兰，網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)進(jìn)程PID沖突幾率很大劫映，這時(shí)候我們需要另辟它徑了，我們知道IP層的ip地址可以唯一標(biāo)示主機(jī)雌桑，而TCP層協(xié)議和端口號(hào)可以唯一標(biāo)示主機(jī)的一個(gè)進(jìn)程祖今，這樣我們可以利用ip地址＋協(xié)議＋端口號(hào)唯一標(biāo)示網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)進(jìn)程衅鹿。

能夠唯一標(biāo)示網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程后大渤，它們就可以利用socket進(jìn)行通信了，什么是socket呢耕捞？我們經(jīng)常把socket翻譯為套接字俺抽，socket是在應(yīng)用層和傳輸層之間的一個(gè)抽象層磷斧，它把TCP/IP層復(fù)雜的操作抽象為幾個(gè)簡單的接口供應(yīng)用層調(diào)用已實(shí)現(xiàn)進(jìn)程在網(wǎng)絡(luò)中通信弛饭。

socket.jpg

socket起源于UNIX侣颂，在Unix一切皆文件哲學(xué)的思想下憔晒，socket是一種"打開—讀/寫—關(guān)閉"模式的實(shí)現(xiàn)拒担，服務(wù)器和客戶端各自維護(hù)一個(gè)"文件"澎蛛，在建立連接打開后谋逻，可以向自己文件寫入內(nèi)容供對(duì)方讀取或者讀取對(duì)方內(nèi)容，通訊結(jié)束時(shí)關(guān)閉文件毁兆。

Socket通信流程
socket是"打開—讀/寫—關(guān)閉"模式的實(shí)現(xiàn)气堕，以使用TCP協(xié)議通訊的socket為例，其交互流程大概是下圖這樣的：

socket-workflow.png

WebSocket

WebSocket protocol 是HTML5一種新的協(xié)議。它實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與服務(wù)器全雙工通信梅桩，能更好的節(jié)省服務(wù)器資源和帶寬并達(dá)到實(shí)時(shí)通訊它建立在TCP之上宿百，同 HTTP一樣通過TCP來傳輸數(shù)據(jù)。WebSocket同HTTP一樣也是應(yīng)用層的協(xié)議雀费，并且一開始的握手也需要借助HTTP請(qǐng)求完成盏袄。

它和 HTTP 最大不同是：

• WebSocket 是一種雙向通信協(xié)議宋光，在建立連接后罪佳，WebSocket 服務(wù)器和 Browser/Client Agent 都能主動(dòng)的向?qū)Ψ桨l(fā)送或接收數(shù)據(jù)赘艳，就像 Socket 一樣蕾管；
• WebSocket 需要類似 TCP 的客戶端和服務(wù)器端通過握手連接掰曾，連接成功后才能相互通信停团。

HTTP請(qǐng)求客戶端服務(wù)器交互圖

http-client-server.jpg

WebSocket客戶端服務(wù)器交互圖

websocket-client-server.jpg

上圖對(duì)比可以看出旗芬，相對(duì)于傳統(tǒng) HTTP 每次請(qǐng)求-應(yīng)答都需要客戶端與服務(wù)端建立連接的模式捆蜀，WebSocket 是類似 Socket 的 TCP 長連接的通訊模式辆它，一旦 WebSocket 連接建立后暇屋，后續(xù)數(shù)據(jù)都以幀序列的形式傳輸咐刨。在客戶端斷開 WebSocket 連接或 Server 端斷掉連接前扬霜，不需要客戶端和服務(wù)端重新發(fā)起連接請(qǐng)求著瓶。在海量并發(fā)及客戶端與服務(wù)器交互負(fù)載流量大的情況下材原，極大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的消耗余蟹，有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，且客戶端發(fā)送和接受消息是在同一個(gè)持久連接上發(fā)起窑睁，實(shí)時(shí)性優(yōu)勢(shì)明顯担钮。

WebSocket連接過程（握手）

從WebSocket客戶端服務(wù)器交互圖可以看出箫津，在WebSocket中苏遥，只需要服務(wù)器和瀏覽器通過HTTP協(xié)議進(jìn)行一個(gè)握手的動(dòng)作暖眼，然后單獨(dú)建立一條TCP的通信通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送诫肠。

1. 瀏覽器，服務(wù)器建立TCP連接挤安，三次握手蛤铜。這是通信的基礎(chǔ)围肥，傳輸控制層穆刻，若失敗后續(xù)都不執(zhí)行。
2. TCP連接成功后杠步，瀏覽器通過HTTP協(xié)議向服務(wù)器傳送WebSocket支持的版本號(hào)等信息氢伟。（開始前的HTTP握手）
3. 服務(wù)器收到客戶端的握手請(qǐng)求后，同樣采用HTTP協(xié)議回饋數(shù)據(jù)幽歼。
4. 當(dāng)收到了連接成功的消息后朵锣，通過TCP通道進(jìn)行傳輸通信。

RPC

Remote Procedure Call 遠(yuǎn)程過程調(diào)用
它是一種通過網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)程序上請(qǐng)求服務(wù)甸私，而不需要了解底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的協(xié)議诚些。RPC協(xié)議假定某些傳輸協(xié)議的存在，如TCP或UDP颠蕴，為通信程序之間攜帶信息數(shù)據(jù)泣刹。在OSI網(wǎng)絡(luò)通信模型中，RPC跨越了傳輸層和應(yīng)用層。RPC使得開發(fā)包括網(wǎng)絡(luò)分布式多程序在內(nèi)的應(yīng)用程序更加容易员舵。

先說說RPC服務(wù)的基本架構(gòu)吧。一個(gè)完整的RPC架構(gòu)里面包含了四個(gè)核心的組件，分別是Client ,Server,Client Stub以及Server Stub辜御，這個(gè)Stub大家可以理解為存根。

rpc-architecture.jpg

• 客戶端（Client），服務(wù)的調(diào)用方贱鄙。
• 服務(wù)端（Server），真正的服務(wù)提供者。
• 客戶端存根，存放服務(wù)端的地址消息，再將客戶端的請(qǐng)求參數(shù)打包成網(wǎng)絡(luò)消息粉怕，然后通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程發(fā)送給服務(wù)方稚晚。
• 服務(wù)端存根俺驶，接收客戶端發(fā)送過來的消息，將消息解包，并調(diào)用本地的方法昔案。

RPC采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式捞稿，通信是建立在Socket之上的,出于一種類比的愿望,在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行的主程序,可以調(diào)用另一臺(tái)機(jī)器上準(zhǔn)備好的子程序,就像LPC(本地過程調(diào)用)衰齐。請(qǐng)求程序就是一個(gè)客戶機(jī)犬第，而服務(wù)提供程序就是一個(gè)服務(wù)器鉴分。首先伦糯，調(diào)用進(jìn)程發(fā)送一個(gè)有進(jìn)程參數(shù)的調(diào)用信息到服務(wù)進(jìn)程淤翔，然后等待應(yīng)答信息谐檀。在服務(wù)器端课幕，進(jìn)程保持睡眠狀態(tài)直到調(diào)用信息的到達(dá)為止撬碟。當(dāng)一個(gè)調(diào)用信息到達(dá)其障，服務(wù)器獲得進(jìn)程參數(shù)，計(jì)算結(jié)果叠纹，發(fā)送答復(fù)信息氨肌，然后等待下一個(gè)調(diào)用信息，最后考杉，客戶端調(diào)用過程接收答復(fù)信息酬蹋，獲得進(jìn)程結(jié)果骄恶，然后調(diào)用執(zhí)行繼續(xù)進(jìn)行斟叼。

RPC vs HTTP

• 論復(fù)雜度朗涩，RPC框架肯定是高于簡單的HTTP接口的识腿。但毋庸置疑成箫，HTTP接口由于受限于HTTP協(xié)議治泥，需要帶HTTP請(qǐng)求頭，還有三次握手添怔，導(dǎo)致傳輸起來效率或者說安全性不如RPC湾戳。
• HTTP是一種協(xié)議,RPC可以通過HTTP來實(shí)現(xiàn),也可以通過Socket自己實(shí)現(xiàn)一套協(xié)議來實(shí)現(xiàn).
• RPC更是一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)概念，是構(gòu)建分布式應(yīng)用的理論基礎(chǔ)广料。就好比為啥你家可以用到發(fā)電廠發(fā)出來的電砾脑？是因?yàn)殡娛强梢詡鬏數(shù)摹Ｖ劣谟勉~線還是用鐵絲還是其他 種類的導(dǎo)線艾杏，也就是用http還是用其他協(xié)議的問題了韧衣。

Rest & Restful

Rest全稱是Representational State Transfer，中文意思是表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移糜颠。Rest指的是一組架構(gòu)約束條件和原則汹族。如果一個(gè)架構(gòu)符合Rest的約束條件和原則，我們就稱它為Restful架構(gòu)其兴。

然而Rest本身并沒有創(chuàng)造新的技術(shù)顶瞒、組件或服務(wù)，而隱藏在Restful背后的理念就是使用Web的現(xiàn)有特征和能力元旬， 更好地使用現(xiàn)有Web標(biāo)準(zhǔn)中的一些準(zhǔn)則和約束榴徐。我們現(xiàn)在所說的Rest是基于HTTP協(xié)議之上來講的，但Rest架構(gòu)風(fēng)格并不是綁定在HTTP上匀归，只不過目前HTTP是唯一與Rest相關(guān)的實(shí)例坑资。

Rest架構(gòu)的主要原則

• 在Rest中的一切都被認(rèn)為是一種資源。
• 每個(gè)資源由URI標(biāo)識(shí)穆端。
• 使用統(tǒng)一的接口袱贮。處理資源使用POST，GET体啰，PUT攒巍，DELETE操作類似創(chuàng)建嗽仪，讀取，更新和刪除（CRUD）操作柒莉。
• 無狀態(tài)：每個(gè)請(qǐng)求是一個(gè)獨(dú)立的請(qǐng)求闻坚。從客戶端到服務(wù)器的每個(gè)請(qǐng)求* * 都必須包含所有必要的信息，以便于理解兢孝。
• 同一個(gè)資源具有多種表現(xiàn)形式窿凤，例如XML，JSON

Restful API 簡單例子

[POST]     http://localhost/users   // 新增
[GET]      http://localhost/users/1 // 查詢
[PATCH]    http://localhost/users/1 // 更新
[PUT]      http://localhost/users/1 // 覆蓋跨蟹，全部更新
[DELETE]   http://localhost/users/1 // 刪除