Socket,http长连接与短连接

Posted 2023-03-21

参考技术A 在网络层有IP协议,ICMP协议,ARP协议,RARP协议和BOOTP协议.
在传输层中有:TCP协议与UDP协议.
在应用层有:通过TCP协议来通信的应用层协议包括FTP,HTTP,TELNET,SMTP协议. 通过UDP协议来通信的应用层协议包括DNS,TFTP等;

连接->数据传输->关闭连接
HTTP是无状态的,浏览器和服务器每进行一次HTTP操作,就建立一次连接,单任务结束后就中断连接.也可以这样说:短连接是指Socket连接后发送后接收完数据后马上断开连接.

连接->传输数据->保持连接->传输数据->….->关闭连接
长连接指建立socket连接后不管是否使用都保持连接,但安全性较差.

http的长连接
HTTP也可以建立长连接的,使用Connection:keep-alive,HTTP1.1默认进行持久连接,HTTP1.1和HTTP1.0相比较而言最大的区别就是添加了持久连接支持(貌似最新的http1.0可以显示的指定keep-alive)但还是无状态的,或者说是不可信任的.

长连接多用于操作频繁,点对点的通讯,而且连接数不能太多情况.每个TCP连接都需要三步握手,这需要时间,如果每个操作都是先连接在操作的话那么处理时间会降低很多,所以每个操作完后都不断开,次处理时直接发送数据包就OK了,不用再次建立连接.例如即使通讯环信底层用的就是长连接聊天过程中为了保证消息的实时性,保持长连接进行会话!

而web网站的http服务一般用短连接,因为长连接对于服务端来说会耗费一定的资源,而像web网站这样频繁成千上万甚至上亿客户端的连接用短连接会更省资源,如果用长连接,而且同时有成千上万的用户,如果每个用户都占用一个连接的话,并发数会很大,这样后台服务器有承受很大的压力,所以这种情况小用短连接会比较好.

Socket是应用层与TCP/IP协议通讯的中间软件抽象层,它是一组接口,在设计模式中,socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP组协议隐藏在了socket接口后面,对用户来说简单的接口就是全部,让socket去组织数据,以符合指定的协议.
主机A的应用程序要和主机B的应用程序进行通信,必须通过socket建立连接,而建立socket连接必须通过底层的TCP/IP协议建立TCP连接,建立TCP连接需要底层IP协议来寻址网络中的主机.我们知道网络中的IP协议可以帮助我们根据IP地址来找到目标主机但是一台主机上可能运行着多个应用程序,如何才能与指定的应用程序通信就要通过TCP和UDP的地址也就是端口号来指定,这样就可以通过socket实例唯一代表一个主机上的一个应用程序的通信链路了.

(1)第一次握手:Client(客户端)将标识位SYN(发起一个新连接)置为1,随机产生一个(序号:发送数据对其标识)seq=J,并将该数据发送给server(服务器),Client(客户端)进入SYN_SENT状态,等待Server确认.
(2)第二次握手:Server收到数据包后由SYN=1知道Client请求建立连接,Server将SYN和ACK都置为1,ack=J+1;.随机产生一个seq=k,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态.
(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标识位ACK置为1,ack=k+1;并将数据包发送给Server,Sever检查ack是否为k+1,ACK是否为1,如果正确则建立连接Client和server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client和Server之间可以开始传输数据了.

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN(释放一个连接)，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK(确认序号有效)状态.
（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

Q1 : HTTP Socket TCP UDP都是什么？
HTTP 全称是超文本传输协议，是一个应用层的协议。用于客户端和服务端之间进行通讯。
TCP/UDP 都是传输层协议。TCP是可靠的，我们常说的三次握手连接，四次握手断开都是说的TCP。而UDP是不可靠的。
Socket 则是从传输层抽象出来的接口层。

Q2 : HTTP连接和Socket连接有什么区别？分别在什么情况下使用？
HTTP 是基于TCP的短连接。需要经过三次握手建立连接，且无法保持始终连接。
Socket 是长连接。基于TCP的Socket连接，一旦建立三次握手，除非一方主动断开，否则连接状态一直保存。也可以基于UDP进行Socket连接。
HTTP连接，服务端无法主动发消息，采用的是'请求-响应'机制。客户端没有发消息给服务端，服务端无法推送消息给客户端。
Socket连接，一方可以随时向另一方发起会话。
双方不需要时刻保持连接在线用HTTP。eg : 客户端资源获取、上传文件等。
即时通讯应用需要用Socket连接。eg : 微信、苹果的APNs等。

Q3 : HTTPS是什么？和HTTP有什么区别？
HTTPS就是HTTP加上SSL/TLS。TLS(Transport Layer Security)传输层安全协议，作用是在传输层对网络连接加密。SSL就是TLS的前身。
HTTP端口是80，是无状态的。HTTPS端口是443，是可以进行加密传输、身份认证的网络协议。

Socket 长连接与短连接，心跳

长连接与短连接

所谓长连接，指在一个TCP连接上可以连续发送多个数据包，在TCP连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发检测包以维持此连接，一般需要自己做在线维持。 
短连接是指通信双方有数据交互时，就建立一个TCP连接，数据发送完成后，则断开此TCP连接，一般银行都使用短连接。  
比如http的，只是连接、请求、关闭，过程时间较短,服务器若是一段时间内没有收到请求即可关闭连接。 
其实长连接是相对于通常的短连接而说的，也就是长时间保持客户端与服务端的连接状态。

长连接与短连接的操作过程

通常的短连接操作步骤是： 
连接→数据传输→关闭连接；

而长连接通常就是： 
连接→数据传输→保持连接(心跳)→数据传输→保持连接(心跳)→……→关闭连接； 
这就要求长连接在没有数据通信时，定时发送数据包(心跳)，以维持连接状态，短连接在没有数据传输时直接关闭就行了

什么时候用长连接，短连接？

长连接多用于操作频繁，点对点的通讯，而且连接数不能太多情况，。每个TCP连接都需要三步握手，这需要时间，如果每个操作都是先连接，再操作的话那么处理速度会降低很多，所以每个操作完后都不断开，次处理时直接发送数据包就OK了，不用建立TCP连接。例如：数据库的连接用长连接， 如果用短连接频繁的通信会造成socket错误，而且频繁的socket 创建也是对资源的浪费。 

发送接收方式

1、异步 
报文发送和接收是分开的，相互独立的，互不影响。这种方式又分两种情况： 
(1)异步双工：接收和发送在同一个程序中，由两个不同的子进程分别负责发送和接收 
(2)异步单工：接收和发送是用两个不同的程序来完成。 
2、同步 
报文发送和接收是同步进行，既报文发送后等待接收返回报文。 同步方式一般需要考虑超时问题，即报文发出去后不能无限等待，需要设定超时时间，超过该时间发送方不再等待读返回报文，直接通知超时返回。

在长连接中一般是没有条件能够判断读写什么时候结束，所以必须要加长度报文头。读函数先是读取报文头的长度，再根据这个长度去读相应长度的报文。

单工、半双工和全双工

根据通信双方的分工和信号传输方向可将通信分为三种方式：单工、半双工与全双工。在计算机网络中主要采用双工方式，其中：局域网采用半双工方式，城域网和广域网采用全双年方式。   1. 单工(Simplex)方式：通信双方设备中发送器与接收器分工明确，只能在由发送器向接收器的单一固定方向上传送数据。采用单工通信的典型发送设备如早期计算机的读卡器，典型的接收设备如打印机。   2. 半双工(Half Duplex)方式：通信双方设备既是发送器，也是接收器，两台设备可以相互传送数据，但某一时刻则只能向一个方向传送数据。例如，步话机是半双工设备，因为在一个时刻只能有一方说话。   3. 全双工(Full Duplex)方式：通信双方设备既是发送器，也是接收器，两台设备可以同时在两个方向上传送数据。例如，电话是全双工设备，因为双方可同时说话。

而像WEB网站的http服务一般都用短链接，因为长连接对于服务端来说会耗费一定的资源，而像WEB网站这么频繁的成千上万甚至上亿客户端的连接用短连接会更省一些资源，如果用长连接，而且同时有成千上万的用户，如果每个用户都占用一个连接的话，那可想而知吧。所以并发量大，但每个用户无需频繁操作情况下需用短连好。

总之，长连接和短连接的选择要视情况而定。