TCP/IP与HTTP浅谈

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2024-03-26 20:11 26阅读 0赞

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TCP/IP是以IP和TCP协议为核心的一整套[网络协议][Link 1]的总称，所以有时候我们也称其为TCP/IP协议簇。毫不夸张地说，TCP/IP支撑着整个互联网，因为它就是互联网采用的网络协议。TCP/IP协议簇划分为如右图所示的4个层次\[2\]（应用层、传输层、网络层和链路层），构成整个协议簇的各个子协议处于相应层次中。

既然将整个协议簇命名为TCP/IP，那么IP和TCP自然就是其中最为核心的两个协议了。处于[网络层][Link 2]的IP协议提供的IP数据报传输是不可靠的，因为它只承诺尽可能地将数据报发送出去，但不能保证发送的数据报能够成功地抵达目的地。IP协议的不可靠性还体现在它不能检测数据在传输过程中是否发生了改变，也就是说数据的完整性得不到保证。IP协议是一个无连接（Connectionless）的网络协议，每次数据报的处理对它来说均是独立的，因此IP协议也不能提供针对有序传输（数据接收的顺序与发送的顺序一致）的保证。

虽然IP协议只能提供不可靠的数据传输，同时有序传输也得不到保证，但是建立在它之上的传输层协议TCP有效地解决了这两个问题。TCP是一个基于连接的协议，数据交换双方在进行报文传输之前需要建立连接，报文传输结束之后需要关闭连接。这是一个双工（Duplex）连接，数据交换的双工均可以利用它向对方发送数据。

TCP利用“接收确认”和“超时重传”机制确保了数据能够成功抵达目的地。具体来说，接收方在成功接收到数据之后会回复一个确认消息。发送方在本地具有一个存放尚未得到确认的已发消息的缓冲区，如果发送方在一个设定的时限内没有接收到针对某个已发报文的确认消息，它会从该缓存区中选择对应的报文进行重新发送。在接收到确认之后，相应的报文会从缓存区中移除。

为了解决有序传输的问题，发送方会为每个报文进行编号，报文的序号体现了它们被发送的顺序。接收端在接收到某个报文之后，它会利用此序号判断是否具有尚未成功接收的已发报文，如果有的话，该报文会被存放到本地的缓冲区中。等到之前发送的报文全部被接收之后，接收方按照序号对接收的报文依次向上（应用层）递交，成功递交的报文会被从缓存区中移除。除了接收到“失序”的报文之外，接收方还有可能接收到重复的报文，因为没有报文均具有一个唯一的序号，如果该序号小于已经成功递交或者添加到缓存区中的报文序号，它会被认为是重复接收的报文而被丢弃。

由于每个TCP报文段都具有一个16位的检验和（Checksum），所以接收方可以根据它确认数据在传输过程中是否被篡改。除此之外，TCP还提供了“流量控制”功能避免了双方因缓存区大小不一致而导致报文丢失。具体来说，如果发送方的缓冲区大于接收方的缓存区，会导致接收方在缓冲区已满的情况下无法处理后续接收的报文，所以接收方会将自己缓存区剩余的大小及时通知给发送端，后者据此控制报文发送“流量”。

HTTP（Hypertext Transfer Protocol），全称为“超文本传输协议”，是TCP/IP协议簇的一部分。从图1-1可以看出，这是一个位于应用层的网络协议，在它之下的就是TCP协议。由于TCP协议是一个“可靠”的协议，HTTP自然也能提供可靠数据传输功能。

IP协议利用IP地址来定位数据报发送的目的地，而利用域名系统（DNS）可以实现域名与IP地址之间的转换。TCP协议利用端口号标识应用程序，所以某个应用程序在使用TCP协议进行通信的时候必须指定目标应用的IP地址（或者域名）和端口号。HTTP默认采用的端口号为80，而HTTPS（利用TLS/SSL为HTTP提供传输安全保障）的默认端口号则为443，当然在网络可达的前提下，我们可以指定任意的端口。

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