TCP、UDP、HTTP、XMPP

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。 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

  • 应用层 例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
  • 表示层 例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
  • 会话层 例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
  • 传输层 例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
  • 网络层 例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25
  • 数据链路层 例如以太网、令牌环、HDLC、帧中继、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
  • 物理层 例如线路、无线电、光纤、信鸽

TCP

TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“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”

UDP

UDP是一种面向无连接的用户数据报服务(user data protocol),不需要和服务器也能交互,只需要知道ip和监听端口,不需要链接没有目的的socket,只是将数据报投递出去,不管接收方是否成功接收到,因此是一种不可靠的传输,可能会造成数据丢包,但由于这些特征,传输效率要优于TCP。例如QQ传输

TCP和UDP的区别

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。 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。

HTTP

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”。

1)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。 2)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。

优点

1.基于应用级的接口使用方便 2.要求的开发水平不高,容错性强

缺点

1.传输速度慢,数据包大。 2.如实现实时交互,服务器性能压力大 3.数据传输安全性差

SOCKET

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。

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。

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。

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。

SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时,可以指定使用的传输层协议,Socket可以支持不同的传输层协议(TCP或UDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。

Socket连接与HTTP连接

很多情况下,需要服务器端主动向客户端推送数据,保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接,服务器就可以直接将数据传送给客户端; 若双方建立的是HTTP连接,则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端, 因此,客户端定时向服务器端发送连接请求,不仅可以保持在线,同时也是在“询问”服务器是否有新的数据,如果有就将数据传给客户端。

优点

1.传输数据为字节级,传输数据可自定义,数据量小。相应的移动端开发,手机费用低 2.传输数据时间短,性能高 3.适合C/S之间信息实时交互 4.可以加密,数据安全性高

缺点

1.需要对传输的数据进行解析,转化为应用级的数据 2.对开发人员的开发水平要求高 3.相对于Http协议传输,增加了开发量

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。

XMPP服务的框架结构如下图所示.XMPP中定义了三个角色,XMPP客户端,XMPP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,工作原理是:

(1) 点连接到服务器;

(2) 务器利用本地目录系统中的证书对其认证;

(3) 点指定目标地址,让服务器告知目标状态;

(4) 务器查找、连接并进行相互认证;

(5) 点之间进行交互;

XMPP客户端

XMPP 系统的一个设计标准是必须支持简单的客户端。事实上,XMPP 系统架构对客户端只有很少的几个限制。一个XMPP 客户端必须支持的功能有:

  1. 通过 TCP 套接字与XMPP 服务器进行通信;

  2. 解析组织好的 XML 信息包;

  3. 理解消息数据类型。

XMPP 将复杂性从客户端转移到服务器端。这使得客户端编写变得非常容易,更新系统功能也同样变得容易。XMPP 客户端与服务端通过XML 在TCP 套接字的5222 端口进行通信,而不需要客户端之间直接进行通信。

基本的XMPP 客户端必须实现以下标准协议(XEP-0211):

RFC3920 核心协议Core

RFC3921 即时消息和出席协议Instant Messaging and Presence

XEP-0030 服务发现Service Discovery

XEP-0115 实体能力Entity Capabilities

XMPP服务器

XMPP 服务器遵循两个主要法则:

1、监听客户端连接,并直接与客户端应用程序通信;

2、与其他 XMPP 服务器通信;

XMPP开源服务器一般被设计成模块化,由各个不同的代码包构成,这些代码包分别处理Session管理、用户和服务器之间的通信、服务器之间的通信、DNS(Domain Name System)转换、存储用户的个人信息和朋友名单、保留用户在下线时收到的信息、用户注册、用户的身份和权限认证、根据用户的要求过滤信息和系统记录等。另外,服务器可以通过附加服务来进行扩展,如完整的安全策略,允许服务器组件的连接或客户端选择,通向其他消息系统的网关。

基本的XMPP 服务器必须实现以下标准协议

RFC3920 核心协议Core

RFC3921 即时消息和出席协议Instant Messaging and Presence

XEP-0030 服务发现Service Discovery

XMPP网关

XMPP 突出的特点是可以和其他即时通信系统交换信息和用户在线状况。 由于协议不同,XMPP 和其他系统交换信息必须通过协议的转换来实现,目前几种主流即时通信协议都没有公开,所以XMPP 服务器本身并没有实现和其他协议的转换,但它的架构允许转换的实现。实现这个特殊功能的服务端在XMPP 架构里叫做网关(gateway)。 目前,XMPP 实现了和AIM、ICQ、IRC、MSN Massager、RSS0.9 和Yahoo Massager 的协议转换。由于网关的存在,XMPP 架构事实上兼容所有其他即时通信网络,这无疑大大提高了XMPP 的灵活性和可扩展性。

XMPP地址格式

一个实体在XMPP网络结构中被称为一个接点,它有唯一的标示符jabber identifier(JID),即实体地址,用来表示一个Jabber用户,但是也可以表示其他内容,例如一个聊天室.一个有效的JID包括一系列元素:

(1) 名(domain identifier);

(2) 点(node identifier);

(3) 源(resource identifier).

它的格式是node@domain/resource,node@domain,类似电子邮件的地址格式.domain用来表示接点不同的设备或位置,这个是可选的,例如a在Server1上注册了一个用户,用户名为doom,那么a的JID就是doom@serverl,在发送消息时,指明doom@serverl就可以了,resource可以不用指定,但a在登录到这个Server时,fl的JID可能是doom@serverl、exodus(如果a用Exodus软件登录),也可能是doom@serverl/psi(如果a用psi软件登录).资源只用来识别属于用户的位置或设备等,一个用户可以同时以多种资源与同一个XMPP服务器连接。

XMPP消息格式

XMPP中定义了3个顶层XML元素: Message、Presence、IQ,下面针对这三种元素进行介绍。

<Message>

用于在两个jabber用户之间发送信息。Jsm(jabber会话管理器)负责满足所有的消息,不管目标用户的状态如何。如果用户在线jsm立即提交;否则jsm就存储。

To : 标识消息的接收方。

from : 指发送方的名字或标示(id)

Text: 此元素包含了要提交给目标用户的信息。

结构如下所示:

<message to= ‘lily@jabber.org/contact’ type =’chat’>

<body> 你好,在忙吗</body>

</message>

<Presence>

用来表明用户的状态,如:online、away、dnd(请勿打扰)等。当用户离线或改变自己的状态时,就会在stream的上下文中插入一个Presence元素,来表明自身的状态.结构如下所示:

<presence>

From =‘lily @ jabber.com/contact’

To = ‘yaoman @ jabber.com/contact’

<status> Online </status>

</presence>

<presence>元素可以取下面几种值:

Probe: 用于向接受消息方法发送特殊的请求

subscribe: 当接受方状态改变时,自动向发送方发送presence信息。

< IQ >

一种请求/响应机制,从一个实体从发送请求,另外一个实体接受请求,并进行响应.例如,client在stream的上下文中插入一个元素,向Server请求得到自己的好友列表,Server返回一个,里面是请求的结果.

<iq > 主要的属性是type。包括:

Get :获取当前域值。

Set :设置或替换get查询的值。

Result :说明成功的响应了先前的查询。

Error: 查询和响应中出现的错误。

结构如下所示:

<iq from =‘lily @ jabber.com/contact’id=’1364564666’ Type=’result’>

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