iOS 网络编程

网络层次简介

网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层，是网络工程师所研究的对象；
传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容。

• http协议对应于应用层
• tcp协议对应于传输层
• ip协议对应于网络层

三者本质上没有可比性。 何况HTTP协议是基于TCP连接的。
TCP/IP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。
我们在传输数据时，可以只使用传输层（TCP/IP），但是那样的话，由于没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用应用层协议，应用层协议很多，有HTTP、FTP、TELNET等等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。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。

一、HTTP协议的主要特点：

1. CS模式
2. 简单快速：只需要传送请求方法和路径。（常用方法有GET,HEAD,POST）
3. 灵活：任意对象都可以，类型由Content-Type加以标记。
4. 无连接、无状态 即每次连接只处理一个请求，对于事务处理没有记忆能力。

• http表示要通过HTTP协议来定位网络资源；
• host表示合法的Internet主机域名或者IP地址；
• port制定一个端口号，为空时使用缺省端口号80；
• abs_path指定请求资源的URL;如果URL中没有给出abs_path，那么当它作为请求URI时，必须以“/”的形式给出（此过程由浏览器完成）。

二、TCP/UDP区别和联系

1.TCP是面向连接的可靠的传输控制协议，UDP是面向非连接的用户数据报协议。
2.TCP（三次握手保证相对可靠性）可传大量数据，速度相对比较慢，UDP一次性传输少量对可靠性要求不高的数据，速度比较快。
tcp一般用于音频、视频等数据的传输，资源能耗比较小，对可靠性要求不高，即使丢失一两条数据也不会产生太大影响。

三、Socket连接和Http连接的区别

1.http是基于socket之上的，socket是一套完成tcp和udp协议的接口
2.HTTP协议：简单对象访问协议，对应于应用层 ，HTTP协议是基于TCP连接的
3.tcp协议： 对应于传输层
4.ip协议： 对应于网络层

• TCP/IP是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输；
• HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。
• 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。
• http是短连接，客户端向服务端发送一次请求，服务端响应后连接即断掉；
• socket是长连接，一般情况下，如果服务器端或者客户端主机down了，网络故障，或者两者长时间没有数据传输，连接可能会断。所以当以个socket连接中没有数据的传输，为了维持连接需要发送心跳消息。

四、Socket建立网络连接的步骤

建立socket连接至少需要一堆套接字，其中一个运行于客户端，另一个运行于服务端（ClientSocket、ServerSocket）
套接字建立连接的过程分为三步：服务器监听、客户端请求、连接确认

1. 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。
2. 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。
3. 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。

五、HTTP特点

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”。

/在进行编程前，先了解下AsyncSocket/
AsyncSocket是IOS下专门用于socket套接字开发的开源库，它封装了CFNetwork/BSD Socket.提供了异步的开发模型和简便的开发接口。它支持TCP/UDP,支持UDP组播
AsyncSocket支持GCD/Runloop模式 支持ARC 使用时需要增加两个库 CFNetwork.frame和Security.frame

六、UDP编程

• server端流程：

  1. socket创建套接字
  2. bind绑定port
  3. recv接收、send发送数据
  4. close关闭socket套接字

• client端流程

  1. socket创建套接字
  2. bind绑定port端口（可选）
  3. recv接收 send发送数据
  4. close关闭socket套机制

• UDP编程涉及到 ip和字符串的转化如下

/*绑定ip地址 */
inet_pton(AF_INET,"192.168.101.2",&addr.sin_addr);
/*把地址sin_addr转化成字符串ipBuf*/
inet_ntop(AF_INET,&srcaddr.sin_addr,ipBuf,16);

• UDP基本API

1. 创建UDP的套接字int sd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
2. 设置端口可以重用 int nOptval = 1;
ret = setsockopt(sd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const void*)&nOptval,sizeof(int));
3. 绑定端口 ret = bind(sd,(struct sockaddr *)&addr,addrlen);
4. 给某个地址发送数据ssize_t sendLen = sendto(sd,res,strlen(res),0,(struct sockaddr *)&srcaddr,sizeof(srcaddr));
5. 接收来自sd的数据ssize_t recvLen = recvfrom(sd,&info,sizeof(info),0,(struct sockaddr *)&srcaddr,&addrlen);
6. 关闭套接字 Close(sd);

• UDP 编程示例

server端 ： 新建工程 Cococa Application 引入AsyncSocket
引入头文件 #import “AsyncUdpSocket.h” 以及代理 AsyncUdpSocketDelegate

_udpSocketServer = [[AsyncUdpSocket alloc] initWithDelegate:self];
//绑定端口 用于标识socket对象
if(![_udpSocketServer bindToPort:5678 error:nil]){
    NSLog(@"绑定失败");
}
//监听状态 是否有客户端发送来的消息
[_udpSocketServer receiveWithTimeout:-1 tag:100];

• 代理回调

#pragma maek- socketDelegate
//收到消息时的回调
-(BOOL)onUdpSocket:(AsyncUdpSocket *)sock didReceiveData:(NSData *)data withTag:(long)tag fromHost:(NSString *)host port:(UInt16)port{
    NSLog(@"port:%d",port);
    NSString* messege = [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"recieve:%@",messege);
    [sock receiveWithTimeout:-1 tag:200];
    return YES;
}

上述代码即可实现简单的UDPServer端

• UDPClient 代码（简单示例）
  同样的要声明UDP对象 然后发送消息

NSString* messege = @"UDPClient 消息";
NSData* data = [messege dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
/*
 *发送消息
 host: 制定服务器的ip地址
 port: 服务器的端口
 -1 不限时发送
 tag 对此次操作的标记
 */
[_clientSocket sendData:data toHost:@"127.0.0.1" port:5678 withTimeout:-1 tag:0];
/*发送成功的回调方法是*/
- (void)onUdpSocket:(AsyncUdpSocket *)sock didSendDataWithTag:(long)tag{
    NSLog(@"发送成功!");
}

七、TCP编程

• server端流程
  1. socket创建socket套接字
  2. bind绑定port端口
  3. listen监听端口
  4. close关闭socket套接字
• client端流程
  1. socket创建套接字
  2. bind绑定port端口（可选）
  3. connect服务器端口
  4. close关闭socket套接字

了解下 tcp的重传策略： TCP用于控制数据段是否需要重传的依据是设立重发定时器。在发送一个数据段的同时启动一个重发定时器，AC(Ackonowlegement)就关闭该定时器，如果在定时器超时前没有收到确认，则重传该数据段。在选择重发时间的过程中，TCP必须具有自适应性。它需要根据互联网当时的通信情况，给出合适的数据重发。

• TCP编程实例
  server编程

1. 引入头文件 #import “AsyncSocket.h” AsyncSocketDelegate

_tcpServer = [[AsyncSocket alloc]initWithDelegate:self];
//服务端对应的ip地址和端口，_serverSocket负责监听是否有客户端接入
//[_tcpServer acceptOnInterface:@"127.0.0.1" port:5678 error:nil];
//服务端负责监听是否有客户端接入此端口，host可以缺省不写
[_tcpServer acceptOnPort:5678 error:nil];

2. 发现有客户端接入时 响应

-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didAcceptNewSocket:(AsyncSocket *)newSocket{
    NSLog(@"new socket host:%@ port:%d",newSocket.connectedHost,newSocket.connectedPort);
    //将新生成的socket对象加入数组中
    [_array addObject:newSocket];
    //负责不限时的监听客户端是否发送消息过来
    [newSocket readDataWithTimeout:-1 tag:1];
}

3. 收到客户端发送过来的消息时

-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{
    NSString *message = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"receive:%@",message);
    //告诉sock，继续监听客户端
    [sock readDataWithTimeout:-1 tag:2];
}

4. 连接的客户端长时间不活跃时 触发下面的方法

- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock willDisconnectWithError:(NSError *)err{
    NSLog(@"willDisconnect!");
}

5. 断开连接时

//已经断开连接
- (void)onSocketDidDisconnect:(AsyncSocket *)sock{
    NSLog(@"%s",__FUNCTION__);//__FUNCTION__ 能够打印出当前函数的名称，一般用于对程序进行暴力调试时
}

• client编程

1. 初始化一个AsyncSocket对象

_clientSocket = [[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];

2. 与指定的服务器进行连接

if (!_clientSocket) {
    //创建一个客户端对象，并设置delegate
    _clientSocket = [[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];
}
//先判断是否与指定服务器连接
if ([_clientSocket isConnected]) {
    //断开连接
    [_clientSocket disconnect];
}
//与指定服务器连接
//connectToHost 服务端的ip地址
//port 服务端的端口：端口的值可随意约定
[_clientSocket connectToHost:@"127.0.0.1" onPort:5678 error:nil];

3. 发送消息

NSString *message = @"hello server!";
//将数据转换成data
NSData *data = [message dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
//将data发给服务器
//data 发送的数据， timeout:-1  不限时发送, tag，对此次交互的标记
[_clientSocket writeData:data withTimeout:-1 tag:0];

4. 回调方法

//当客户端与服务端连接成功时，调用此方法
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port{
    NSLog(@"与服务器:%@ %d 相连接",host,port);
}
//消息发送成功后，调用此方法
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag{
    NSLog(@"send!");
}