关于javascript:网络协议系列-TCPUDPSOCKET与参考模型

前言

这篇文章瞎话说我有点虚，因为平时都不怎么钻研这一块的，而后波及到的知识点超多，我只能到处看看材料总结一下相干信息，所以在此我只想说句：
本文章内容只代表集体立场，有错必改！
本来打算一次性总结，起初越扯越多超过字数限度了，就罗唆做成网络系列文章了，不定时更新原有内容(发现哪里出错的话)，不定时新增系列文章，请见谅!

因为之前写得太臃肿又不够具体，最近刚好温习到这一块的内容，所以决定把这些文章都拆分成更加粗疏一点，补充具体内容，优化排版布局，目前来看还是应该的.

OSI 参考模型(来自百度百科)

开始进入正题之前先插个知识点，让大家对 HTTP，TCP，UDP 的底层形成有些形象意识各负责什么性能。
OSI(Open System Interconnect)，即开放式系统互联。该体系结构规范定义了网络互连的七层框架 ( 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层)，即ISO 开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步具体规定了每一层的性能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和利用的可移植性。

物理层(Physical Layer)

物理层是 OSI 参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连贯。它次要关怀的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流，物理链路可能是铜线、卫星、微波或其余的通信媒介。它关怀的问题有：多少伏电压代表 1？多少伏电压代表 0？时钟速率是多少？采纳全双工还是半双工传输？总的来说 物理层关怀的是链路的机械、电气、性能和规程个性。

数据链路层(Data Link Layer)

数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协定数据单元称为数据帧。
数据帧中蕴含物理地址 (又称MAC 地址)、管制码、数据及校验码等信息。该层的次要作用是 通过校验、确认和反馈重发等伎俩，将不牢靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路 。
此外，数据链路层还要协调收发单方的数据传输速率，即进行流量管制，以避免接管方因来不及解决发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。

网络层(Network Layer)

网络层是为传输层提供服务的，传送的协定数据单元称为数据包或分组。该层的次要作用是 解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过门路抉择算法 (路由) 将数据包送到目的地。另外，为防止通信子网中呈现过多的数据包而造成网络阻塞，须要对流入的数据包数量进行管制(拥塞管制)。当数据包要逾越多个通信子网能力达到目的地时，还要解决网际互连的问题。

传输层(Transport Layer)

传输层的作用是 为下层协定提供端到端的牢靠和通明的数据传输服务，包含解决差错控制和流量管制等问题 。该层向高层屏蔽了上层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户管制和设定的、牢靠的数据通路。
传输层传送的协定数据单元称为段或报文。

会话层(Session Layer)

会话层次要性能是治理和协调不同主机上各种过程之间的通信 (对话)，即 负责建设、治理和终止应用程序之间的会话。会话层得名的起因是它很相似于两个实体间的会话概念。例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以登记完结。

表示层(Presentation Layer)

表示层 解决流经结点的数据编码的示意形式问题，以保障一个零碎应用层收回的信息可被另一零碎的应用层读出。如果必要，该层可提供一种规范示意模式，用于将计算机外部的多种数据表示格局转换成网络通信中采纳的规范示意模式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换性能之一。

应用层(Application Layer)

应用层是 OSI 参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来实现网络用户的利用需要，如文件传输、收发电子邮件等。

具体艰深流程图

(更多内容请自行查阅，本节到此为止了。)

五层因特网协定栈

因特网协定栈共有五层：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。不同于 OSI 七层模型这也是理论应用中应用的分层形式。

因特网没有 表示层、会话层 这两个，留给利用开发者解决，须要定义哪些性能。

TCP/IP 参考模型

当无线网络和卫星呈现当前，现有的协定在和它们相连的时候呈现了问题，所以须要一种新的参考体系结构。这个体系结构在它的两个次要协定呈现当前，被称为 TCP/IP 参考模型(TCP/IP reference model)。
TCP/IP 是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet 网络体系结构以 TCP/IP 为外围。基于 TCP/IP 的参考模型将协定分成四个档次，它们别离是： 网络拜访层、网际互联层、传输层(主机到主机)、和应用层。

网络接入层(即主机 - 网络层)

网络接入层与 OSI 参考模型中的物理层和数据链路层绝对应。它 负责监督数据在主机和网络之间的替换 。事实上，TCP/IP 自身并未定义该层的协定，而由参加互连的各网络应用本人的物理层和数据链路层协定，而后与 TCP/IP 的网络接入层进行连贯。地址解析协定(ARP) 工作在此层，即 OSI 参考模型的数据链路层。

网际互联层

网际互联层对应于 OSI 参考模型的网络层，次要 解决主机到主机的通信问题 。它所蕴含的协定设计数据包在整个网络上的逻辑传输。重视从新赋予主机一个 IP 地址来实现对主机的寻址，它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有三个次要协定： 网际协议 (IP)、 互联网组治理协定 (IGMP) 和互联网管制报文协定(ICMP)。
IP 协定是网际互联层最重要的协定，它提供的是一个牢靠、无连贯的数据报传递服务。

传输层(Transport Layer)

传输层对应于 OSI 参考模型的传输层，为应用层实体提供端到端的通信性能，保障了数据包的程序传送及数据的完整性。该层定义了两个次要的协定：传输控制协议 (TCP) 和用户数据报协定 (UDP)。
TCP 协定提供的是一种牢靠的、通过“ 三次握手”来连贯的数据传输服务；而 UDP 协定提供的则是不保障牢靠的(并不是不牢靠)、无连贯的数据传输服务。

应用层(Application Layer)

应用层是 OSI 参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来实现网络用户的利用需要，如文件传输、收发电子邮件等。

具体流程图

(还没太懂也懒，间接百度图片找张清晰的拿来用的。。)

两者次要区别在于: OSI 参考模型尽管被看好，因为没把握好时机，技术不成熟，实现艰难；相同，TCP/IP 参考模型尽管有许多不尽人意的中央，但还是比拟胜利的。
(更多内容请自行查阅，本节到此为止了。)

区别

TCP

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议 ) 是一种面向连贯的、牢靠的、基于字节流的传输层通信协议。在简化的计算机网络 OSI 模型中，它实现第四层传输层所指定的性能，用户数据报协定 (UDP) 是同一层内另一个重要的传输协定。在因特网协定族 (Internet protocol suite) 中，TCP 层是位于 IP 层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间常常须要牢靠的、像管道一样的连贯，然而 IP 层不提供这样的流机制，而是提供不牢靠的包交换。

应用层向 TCP 层发送用于网间传输的、用 8 位字节示意的数据流，而后 TCP 把数据流分区成适当长度的报文段 (通常受该计算机连贯的网络的数据链路层的最大传输单元(MTU) 的限度)。之后 TCP 把后果包传给 IP 层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的 TCP 层。TCP 为了保障不产生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保障了传送到接收端实体的包的按序接管。而后接收端实体对已胜利收到的包发回一个相应的确认 (ACK)；如果发送端实体在正当的往返时延(RTT) 内未收到确认，那么对应的数据包就被假如为已失落将会被进行重传。TCP 用一个校验和函数来测验数据是否有谬误；在发送和接管时都要计算校验和。

UDP

UDP 协定全称是 用户数据报协定 ，在网络中它与 TCP 协定一样用于解决数据包，是一种无连贯的协定。在 OSI 模型中，在第四层——传输层，处于 IP 协定的上一层。UDP 有 不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序 的毛病，也就是说，当报文发送之后，是无奈得悉其是否平安残缺达到的。

UDP 协定的次要作用是将网络数据流量压缩成数据包的模式。一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前 8 个字节用来蕴含报头信息，残余字节则用来蕴含具体的传输数据。

在抉择应用协定的时候，抉择 UDP 必须要审慎。在网络品质令人非常不称心的环境下，UDP 协定数据包失落会比较严重。然而因为 UDP 的个性：它不属于连贯型协定，因此具备 资源耗费小，处理速度快 的长处，所以通常音频、视频和一般数据在传送时应用 UDP 较多，因为它们即便偶然失落一两个数据包，也不会对接管后果产生太大影响。比方咱们聊天用的 ICQ 和 QQ 就是应用的 UDP 协定。

比照

TCP (Transmission Control Protocol)和 UDP(User Datagram Protocol) 协定属于传输层协定。其中 TCP 提供 IP 环境下的数据牢靠传输，它提供的服务包含数据流传送、可靠性、无效流控、全双工操作和多路复用，通过面向连贯、端到端和牢靠的数据包发送。艰深说，它是当时为所发送的数据开拓出连贯好的通道，而后再进行数据发送；而 UDP 则不为 IP 提供可靠性、流控或过错复原性能。一般来说，TCP 对应的是可靠性要求高的利用，而 UDP 对应的则是可靠性要求低、传输经济的利用。

• TCP 反对的利用协定次要有：Telnet、FTP、SMTP等；
• UDP 反对的应用层协定次要有：NFS(网络文件系统)、SNMP(简略网络管理协定)、DNS(主域名称零碎)、TFTP(通用文件传输协定)等。

什么是面向连贯？

在互通之前 TCP 会通过三次握手建设连贯，而 UDP 就不会这么干。所谓的建设连贯是为了在客户端和服务端保护连贯，而建设肯定的数据结构来保护单方交互的状态，用这样的数据结构来保障所谓的面向连贯的个性。
下面说过，TCP 提供的数据无差错、不失落、不反复、并且按序达到。而 UDP 做不到。

什么是传输可靠性？

TCP 是有状态保护的，它晓得本人发了什么，发给谁，应该接管什么等等。而 UDP 发了之后恕不负责。

什么是数据程序和正确性？

TCP 会依据网络状况主动调整本人的行为，例如可能包丢了，可能网络不好等等，它具备拥塞管制保障肯定是按程序接管到的。而 UDP 不论，像流水线工人一样，利用给它什么它就发什么，至于前面的人有没拿到会不会出问题不论！

UDP 实用场景

• 须要资源少、网络状况较好的内网或者对于丢包不敏感的场景。
• 不须要一对一建设连贯沟通，而是能够间接播送。
• 须要处理速度快提早低可承受多数丢包。

例如：

流媒体协定

如果直播软件应用基于 TCP(例如 RTMP 协定)，因为 TCP 的拥塞管制严格保障程序导致只有上一个包收到才会持续确认下一个包，否则即便曾经接管到了也会在缓存里等着。而对于直播来说以前的视频帧丢了也就丢了，一点都不重要，它们谋求的是实时性而不是忍着卡顿看完整版。所以很多直播都是基于 UDP 实现本人的视频传输协定。

网络游戏

当初电竞游戏曾经产业化，职业化，世界化了，你们会看到很多人曾经对网络甚至键盘鼠标的要求之高。毫秒的提早可能就是生与死的时差。
实时游戏中客户端和服务端要建设长连贯保障传输，因为保护 TCP 连贯须要在内核中保护一些数据结构所以一台机器能反对的 TCP 连接数是无限的，而不须要的连贯的 UDP 在异步 I / O 机制引入之前经常是应答海量客户端连贯的策略。
另一个还是 TCP 拥塞管制的问题，个别客户端会把鼠标和键盘的参数发给服务端，等它解决完所有用户的场景之后就返回给客户端解析渲染，一是如果数据包这么多游戏场景不强制须要全副也不要求程序，二是那一瞬间的信息和这一瞬间的信息没什么关联了。

Socket(套接字)

Socket 对网络中不同主机上的利用过程之间进行双向通信的端点的形象。一个 Socket 就是网络上过程通信的一端，提供了应用层过程利用网络协议替换数据的机制。从所处的位置来讲，Socket 上联利用过程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议进行通信的接口，是应用程序与网络协议根进行交互的接口。

Socket 是通信的基石，是反对 TCP/IP 协定的路通信的基本操作单元。能够将 Socket 看作不同主机间的过程进行双间通信的端点，它形成了单个主机内及整个网络间的编程界面。Socket 存在于通信域中，通信域是为了解决个别的线程通过套接字通信而引进的一种抽象概念。Socket 通常和同一个域中的 Socket 替换数据(数据交换也可能穿梭域的界线，但这时肯定要执行某种解释程序)，各种过程应用这个雷同的域相互之间用 Internet 协定簇来进行通信。

Socket 能够看成是两个网络应用程序进行通信时，各自通信连贯中的端点，这是一个逻辑上的概念。它是网络环境中过程间通信的 API(应用程序编程接口)，也是能够被命名和寻址的通信端点，应用中的每一个 Socket 都有其类型和一个与之相连过程。通信时其中一个网络应用程序将要传输的一段信息写入它所在主机的 Socket 中，该 Socket 通过与网络接口卡 (NIC) 相连的传输介质将这段信息送到另外一台主机的 Socket 中，使对方可能接管到这段信息。Socket 是由 IP 地址和端口联合的，提供向应用层过程传送数据包的机制。

示意办法

点分十进制的 lP 地址前面写上端口号，两头用冒号或逗号隔开。每一个传输层连贯惟一地被通信两端的两个端点（即两个套接字）所确定

lP: 端口号

次要类型

1. 流套接字(SOCK_STREAM)

   流套接字用于提供面向连贯、牢靠的数据传输服务。该服务将保证数据可能实现无差错、无反复送，并按程序接管。流套接字之所以可能实现牢靠的数据服务，起因在于其应用了传输控制协议，即 TCP(The Transmission Control Protocol)协定

2. 数据报套接字(SOCK_DGRAM)

   数据报套接字提供一种无连贯的服务。该服务并不能保障数据传输的可靠性, 数据有可能在传输过程中失落或呈现数据反复，且无奈保障程序地接管到数据。数据报套接字应用 UDP(User DatagramProtocol)协定进行数据的传输。因为数据报套接字不能保障数据传输的可靠性，对于有可能呈现的数据失落状况，须要在程序中做相应的解决

3. 原始套接字(SOCK_RAW)

   原始套接字与规范套接字 (规范套接字指的是后面介绍的流套接字和数据报套接字) 的区别在于：原始套接字能够读写内核没有解决的 IP 数据包，而流套接字只能读取 TCP 协定的数据，数据报套接字只能读取 UDP 协定的数据。因而，如果要拜访其余协定发送的数据必须应用原始套接

连贯过程

依据连贯启动的形式以及本地套接字要连贯的指标，套接字之间的连贯过程能够分为三个步骤：

1. 服务器监听：是服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于期待连贯的状态，实时监控网络状态。
2. 客户端申请：是指由客户端的套接字提出连贯申请，要连贯的指标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先形容它要连贯的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，而后就向服务器端套接字提出连贯申请。
3. 连贯确认：是指当服务器端套接字监听到或者说接管到客户端套接字的连贯申请，它就响应客户端套接字的申请，建设一个新的线程，把服务器端套接字的形容发给客户端，一旦客户端确认了此形容，连贯就建设好了。而服务器端套接字持续处于监听状态，持续接管其余客户端套接字的连贯申请。

次要特点

依据套接字的不同类型，能够将套接字调用分为面向连贯服务和无连贯服务

• 面向连贯服务

  1) 数据传输过程必须通过建设连贯、保护连贯和开释连贯 3 个阶段

  2) 在传输过程中，各分组不须要携带目标主机的地址

  3) 可靠性好，但因为协定简单，通信效率不高

• 面向无连贯服务

  1) 不须要连贯的各个阶段

  2) 每个分组都携带残缺的目标主机地址，在零碎中独立传送

  3) 因为没有顺序控制，所以接管方的分组可能呈现乱序、反复和失落景象

  4) 通信效率高，但可靠性不能确保