TCP/IP，Http，Socket，XMPP的区别

Posted 2020-07-05 laughingQing

大学学习网络基础的时候老师讲过，网络由下往上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。通过初步的了解，我知道IP协议对应于网络层，TCP协议对应于传输层，而HTTP协议对应于应用层，三者从本质上来说没有可比性，socket则是对TCP/IP协议的封装和应用（程序员层面上）。也可以说，TPC/IP协议是传输层协议，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。关于TCP/IP和HTTP协议的关系，网络有一段比较容易理解的介绍：

“我们在传输数据时，可以只使用（传输层）TCP/IP协议，但是那样的话，如果没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用到应用层协议，应用层协议有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”

而我们平时说的最多的socket是什么呢，实际上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。实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理解：

“TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口，比如win32编程接口一样，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口。”

关于TCP/IP协议的相关只是，用博大精深来讲我想也不为过，单单查一下网上关于此类只是的资料和书籍文献的数量就知道，这个我打算会买一些经典的书籍（比如《TCP/IP详解：卷一、卷二、卷三》）进行学习，今天就先总结一些基于基于TCP/IP协议的应用和编程接口的知识，也就是刚才说了很多的HTTP和Socket。

CSDN上有个比较形象的描述：HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力。

实际上，传输层的TCP是基于网络层的IP协议的，而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的，而Socket本身不算是协议，就像上面所说，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。

下面是一些经常在笔试或者面试中碰到的重要的概念，特在此做摘抄和总结。

一。什么是TCP连接的三次握手

第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开）

二。利用Socket建立网络连接的步骤

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：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。

三。HTTP链接的特点

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer 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”。

四。TCP和UDP的区别

1。TCP是面向链接的，虽然说网络的不安全不稳定特性决定了多少次握手都不能保证连接的可靠性，但TCP的三次握手在最低限度上（实际上也很大程度上保证了）保证了连接的可靠性；而UDP不是面向连接的，UDP传送数据前并不与对方建立连接，对接收到的数据也不发送确认信号，发送端不知道数据是否会正确接收，当然也不用重发，所以说UDP是无连接的、不可靠的一种数据传输协议。

2。也正由于1所说的特点，使得UDP的开销更小数据传输速率更高，因为不必进行收发数据的确认，所以UDP的实时性更好。

知道了TCP和UDP的区别，就不难理解为何采用TCP传输协议的MSN比采用UDP的QQ传输文件慢了，但并不能说QQ的通信是不安全的，因为程序员可以手动对UDP的数据收发进行验证，比如发送方对每个数据包进行编号然后由接收方进行验证啊什么的，即使是这样，UDP因为在底层协议的封装上没有采用类似TCP的“三次握手”而实现了TCP所无法达到的传输效率。

五，XMPP

XMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议，它继承了在XML环境中灵活的发展性。因此，基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。经过扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程 序。而且，XMPP包含了针对服务器端的软件协议，使之能与另一个进行通话，这使得开发者更容易建立客户应用程序或给一个配好系统添加功能。

可扩展通讯和表示协议 (XMPP) 可用于服务类实时通讯、表示和需求响应服务中的XML数据元流式传输。XMPP以Jabber协议为基础，而Jabber是即时通讯中常用的开放式协议。XMPP is the IETF’s formalization of the base XML streaming protocols for instant messaging and presence developed within the Jabber open-source community in 1999
XMPP（可扩展消息处理现场协议）是基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线现场探测。它在促进服务器之间的准即时操作。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息，即使其操作系统和浏览器不同。
XMPP的前身是Jabber，一个开源形式组织产生的网络即时通信协议。XMPP目前被IETF国际标准组织完成了标准化工作。标准化的核心结果分为两部分；
核心的XML流传输协议
基于XMLFreeEIM流传输的即时通讯扩展应用
XMPP的核心XML流传输协议的定义使得XMPP能够在一个比以往网络通信协议更规范的平台上。借助于XML易于解析和阅读的特性，使得XMPP的协议能够非常漂亮。
XMPP的即时通讯扩展应用部分是根据IETF在这之前对即时通讯的一个抽象定义的，与其他业已得到广泛使用的即时通讯协议，诸如AIM，QQ等有功能完整，完善等先进性。
XMPP的扩展协议Jingle使得其支持语音和视频。
XMPP的官方文档是RFC 3920.

XMPP中定义了三个角色，客户端，服务器，网关。通信能够在这三者的任意两个之间双向发生。服务器同时承担了客户端信息记录，连接管理和信息的路由功能。网关承担着与异构即时通信系统的互联互通，异构系统可以包括SMS（短信），MSN，ICQ等。基本的网络形式是单客户端通过TCP/IP连接到单服务器，然后在之上传输XML。

传输的是与即时通讯相关的指令。在以前这些命令要么用2进制的形式发送（比如QQ），要么用纯文本指令加空格加参数加换行符的方式发送（比如MSN）。而XMPP传输的即时通讯指令的逻辑与以往相仿，只是协议的形式变成了XML格式的纯文本。这不但使得解析容易了，人也容易阅读了，方便了开发和查错。而XMPP的核心部分就是一个在网络上分片段发送XML的流协议。这个流协议是XMPP的即时通讯指令的传递基础，也是一个非常重要的可以被进一步利用的网络基础协议。所以可以说，XMPP用TCP传的是XML流。

优点

XMPP协议是自由、开放、公开的，并且易于了解。而且在客户端、服务器、组件、源码库等方面，都已经各自有多种实现。
互联网工程工作小组（IETF）已经将Jabber的核心XML流协议以XMPP之名，正式列为认可的实时通信及Presence技术。而XMPP的技术规格已被定义在RFC 3920及RFC 3921。任何IM供应商在遵循XMPP协议下，都可与Google Talk实现连接。
第一个Jabber（现在XMPP）技术是Jeremie Miller在1998年开发的，现在已经相当稳定；数以百计的开发者为XMPP技术而努力。今日的互联网上有数以万计的XMPP服务器运作著，并有数以百万计的人们使用XMPP实时传讯软件。
XMPP网络的架构和电子邮件十分相像；XMPP核心协议通信方式是先创建一个stream，XMPP以TCP传递XML数据流，没有中央主服务器。任何人都可以运行自己的XMPP服务器，使个人及组织能够掌控他们的实时传讯体验。
任何XMPP协议的服务器可以独立于公众XMPP网络（例如在企业内部网络中），而使用SASL及TLS等技术的可靠安全性，已内置于核心XMPP技术规格中。
XML命名空间的威力可使任何人在核心协议的基础上建造定制化的功能；为了维持通透性，常见的扩展有XMPP标准基金会。
XMPP除了可用在实时通信的应用程序，还能用在网络管理、内容供稿、协同工具、文件共享、游戏、远程系统监控等。
用XMPP协议来建造及布署实时应用程序及服务的公司及开放源代码计划分布在各种领域；用XMPP技术开发软件，资源及支持的来源是多样的，使得使你不会陷于被“绑架”的困境。
缺点

随着通常超过70%的XMPP协议的服务器的数据流量的存在和近60%的被重复转发，XMPP协议目前拥有一个大型架空中存在的数据提供给多个收件人。新的议定书正在研究，以减轻这一问题。
XMPP协议的方式被编码为一个单一的长的XML文件，因此无法提供修改二进制数据。因此， 文件传输协议一样使用外部的HTTP。如果不可避免，XMPP协议还提供了带编码的文件传输的所有数据使用的Base64。至于其他二进制数据加密会话（encrypted conversations）或图形图标（graphic icons）以嵌入式使用相同的方法。