TCP，UDP，Socket，HTTP，HTTPS

一、简介

• HTTP协议（超文本传输协议）
• UDP（用户数据包协议）
• TCP 协议（传输控制协议）
• SOCKET（TCP/IP网络的API）

TCP/IP代表传输控制协议/网际协议，指的是一系列协议。

TCP和UDP使用IP协议从一个网络传送数据包到另一个网络。把IP想像成一种高速公路，它允许其它协议在上面行驶并找到到其它电脑的出口。TCP和UDP是高速公路上的“卡车”，它们携带的货物就是像HTTP，文件传输协议FTP这样的协议等。

TCP和UDP是FTP，HTTP和SMTP之类使用的传输层协议。虽然TCP和UDP都是用来传输其他协议的，它们却有一个显著的不同：TCP提供有保证的数据传输，而UDP不提供。这意味着TCP有一个特殊的机制来确保数据安全的不出错的从一个端点传到另一个端点，而UDP不提供任何这样的保证。

HTTP(超文本传输协议)是利用TCP在两台电脑(通常是Web服务器和客户端)之间传输信息的协议。客户端使用Web浏览器发起HTTP请求给Web服务器，Web服务器发送被请求的信息给客户端。

记住，需要IP协议来连接网络;TCP是一种允许我们安全传输数据的机制，，使用TCP协议来传输数据的HTTP是Web服务器和客户端使用的特殊协议。

Socket 接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，用以开发TCP/IP网络上的应用程序。

二、TCP

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其中的过程非常复杂，只简单的描述下这三次对话的简单过程：主机A向主机B发出连接请求数据包：“我想给你发数据，可以吗？”，这是第一次对话；主机B向主机A发送同意连接和要求同步（同步就是两台主机一个在发送，一个在接收，协调工作）的数据包：“可以，你什么时候发？”，这是第二次对话；主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步：“我现在就发，你接着吧！”，这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步，经过三次“对话”之后，主机A才向主机B正式发送数据。

优点：可靠，稳定

TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。

缺点：慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击

• TCP在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。
• 因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。

TCP的三次握手

原因：如果只有两次握手的话，比如说失效的报文段，突然发送到服务端，服务端收到失效报文段的请求后，会发送确认报文，新的连接就建立起来了。但现在由于客户端并没有发出请求，所以并不会理睬服务端的确认，也不会像服务端发送数据。而服务端以为已经连接起来了，一直在等待，浪费资源。

第一次：建立连接，客户端发送建立连接的请求报文给服务器。
第二次：服务器收到并返回确认数据报文，再把请求信息放到一个请求建立连接报文段中发送给客户端。
第三次：客户端收到并返回确认数据报文， 服务器和客户端均进入就绪状态。

TCP四次挥手

原因：TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次,这是由于TCP的半关闭造成的,因为TCP连接是全双工的(即数据可在两个方向上同时传递)所以进行关闭时每个方向上都要单独进行关闭,这个单方向的关闭就叫半关闭
关闭的方法是一方完成它的数据传输后,就发送一个FIN来向另一方通告将要终止这个方向的连接.当一端收到一个FIN,它必须通知应用层TCP连接已终止了这个方向的数据传送,发送FIN通常是应用层进行关闭的结果

第一次：客户端发送请求关闭连接FIN报文给服务端
第二次：服务端确认并返回一个ACK，关闭receiver通道。客户端收到ACK后关闭send通道
第三次：服务端发出FIN给客户端请求关闭连接
第四次：客户端收到FIN并发回ACK等待2个MSL单位后关闭receiver通道，服务端收到ACK后关闭send通道

名词解释

• ACK TCP报头的控制位之一,对数据进行确认.确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段都收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保证数据的完整性
• SYN 同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1
• FIN 发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置1

三、UDP

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）
（1） UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段。
（2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
（3） UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
（4） 吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
（5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。
（6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。
我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常，其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包，然后对方主机确认收到数据包，如果数据包是否到达的消息及时反馈回来，那么网络就是通的。

优点：快，比TCP稍安全

UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood攻击等

缺点： 不可靠，不稳定

因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。

四、TCP协议和UDP协议的区别

• UDP是面向无连接的协议，TCP 是面向连接的协议
  UDP发出请求后，即发送数据之前不需要先连接，TCP 发送数据之前需要先连接
• UDP 相对TCP来说是不可靠的
  因为 UDP 在发送数据以后，没有采用超时重发，停止等待机制，拥塞控制
• TCP 面向流，UDP 面向报文

五、Socket

Android：这是一份很详细的Socket使用攻略 - 简书 (jianshu.com)
Socket 传输的特点：

优点

• 传输数据为字节级，传输数据可自定义，数据量小（对于手机应用讲：费用低）
• 传输数据时间短，性能高
• 适合于客户端和服务器端之间信息实时交互
• 可以加密,数据安全性强

缺点：

• 需对传输的数据进行解析，转化成应用级的数据
• 对开发人员的开发水平要求高
• 相对于Http协议传输，增加了开发量

七、HTTP

HTTP协议即超文本传送协议(HypertextTransfer 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”。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。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。

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。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。

八、HTTPS

HTTPS（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全为目标的HTTP通道，是HTTP的安全版。在HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。HTTPS存在不同于HTTP的默认端口及一个加密/身份验证层（在HTTP与TCP之间）。HTTP协议以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，如果攻击者截取了Web浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接读懂其中的信息，因此HTTP协议不适合传输一些敏感信息。

九、HTTPS 与HTTP区别

HTTPS是一个安全通信通道，它基于HTTP开发，用于在客户计算机和服务器之间交换信息。它使用安全套接字层(SSL)进行信息交换，简单来说它是HTTP的安全版。它是由Netscape开发并内置于其浏览器中，用于对数据进行压缩和解压操作，并返回网络上传送回的结果。HTTPS实际上应用了Netscape的安全套接字层（SSL）作为HTTP应用层的子层。

• HTTPS协议需要到CA申请证书，一般免费证书很少，需要交费。
• HTTP是超文本传输协议，信息是明文传输，HTTPS则是具有安全性的SSL加密传输协议。

应用层	HTTP	HTTPS
安全层	/	TSL或SSL
传输层	TCP	TCP
网络层	IP	IP
数据链路层	网络接口	网络接口

• HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式用的端口也不一样，前者是80，后者是443。

参考

TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SOCKET_Apache - UCloud云社区
HTTP、TCP、UDP，Socket，HTTPS - 骑单车去旅行 - 博客园 (cnblogs.com)
Android TCP,UDP,HTTP,HTTPS协议_长歌的博客-CSDN博客
Android 面试必备 - 计算机网络基本知识（TCP，UDP，Http，https） - 云+社区 - 腾讯云 (tencent.com)