TCP协议与Web服务基础

    TCP协议工作在OSI模型的传输层，提供一个可靠的面向连接的服务，其可靠性在于，通信的双方要建立一个端到端的虚电路，通过三次握手建立通信，断开通信需要四次握手。其连接模型如下：

1、建立连接协议（三次握手）

（1）客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。（报文1）

（2） 服务器端回应客户端的一个同时带ACK标志和SYN标志的TCP报文。（报文2）。表示对刚才客户端SYN报文的回应；同时又标志SYN给客户端，询问客户端是否准备好进行数据通讯。

（3） 客户再次回应服务器端一个带ACK标志的TCP报文。（报文3）

 2、连接终止协议（四次握手）

　 　由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

　（1） TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务器端的数据传送（报文4）。

　（2） 服务器收到这个FIN，它发回一个ACK。（报文5）。

　（3） 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端（报文6）。

　（4） 客户端发回ACK报文确认（报文7）。

    CLOSED:表示初始状态。

    LISTEN:表示服务器端的某个SOCKET套接字套接字处于监听状态，可以接受连接了。

    SYN_SENT: 这个状态表示客户端已发送SYN报文。当客户端SOCKET套接字执行CONNECT连接时，它首先发送SYN报文，因此也随即它会进入到了SYN_SENT状态，并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。

    SYN_RCVD: 这个状态表示接受到了SYN报文，在正常情况下，这个状态是服务器端的SOCKET套接字在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态，很短暂，基本上用netstat是很难看到这种状态的。因此这种状态时，当收到客户端的ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态。

    ESTABLISHED：表示连接已经建立了。

    FIN_WAIT_1: 这个状态实际上是当SOCKET套接字在ESTABLISHED状态时，它想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，此时该SOCKET套接字即进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报文后，则进入到FIN_WAIT_2状态，当然在实际的正常情况下，无论对方何种情况下，都应该马上回应ACK报文，所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的，而FIN_WAIT_2状态还时常可以用netstat看到。

    FIN_WAIT_2：实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET套接字，表示半连接，即有一方要求关闭连接，但另外还告诉对方，我暂时还有点数据需要传送给你，稍后再关闭连接。

    TIME_WAIT: 表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下，收到了对方同时带 FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无须经过FIN_WAIT_2状态。

    CLOSE_WAIT: 这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢？当对方关闭一个SOCKET套接字后发送FIN报文给自己，系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢，实际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方，如果没有的话，那么你也就可以 关闭这个SOCKET套接字，发送FIN报文给对方，也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下，需要完成的事情是等待你去关闭连接。

    LAST_ACK:它是被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报文。当收到ACK报文后，也即可以进入到CLOSED可用状态了。

    web服务是一个C/S结构，使用基于TCP的http协议完成客户端与服务器端的数据交互。在客户端使用用户代理（如浏览器等）与服务器建立连接，而服务器端则监听tcp的80端口，等待客户端的连接请求。

    一次web事务即客户端发出请求，服务器端发出相应的交互过程如下：

    建立连接：接收客户端的连接请求，（3次TCP握手，根据客户端的http请求报文，标识客户端IP地址）。

    接收请求：接收从来自客户端的http请求报文，读取特定的资源请求

    处理请求：对http请求报文进行解析，根据http请求报文的首部，获取客户端请求的资源等信息。

    访问资源：根据请求的资源，访问资源的存放目录

    构建响应报文：将请求的资源信息构建成响应报文

    发送响应报文：将响应报文发还给客户端

    记录访问日志：将客户端的连接请求以及资源请求信息记录到http日志中

    实现http协议的web服务是一个无状态的协议，提供了持久连接和非持久连接两种方式完成用户响应。http有http request和http response两种报文格式。这两种报文都是由三部分组成：

http request报文格式：

    method：方法，表示客户端希望对服务器资源执行的动作；

    http的常用方法<method>：

    Request-URL：请求URL，所请求的特定资源路径，可以是相对URL，也是绝对URL

    version： HTTP协议版本，HTTP/1.1，HTTP/1.0。

    header：

        通用首部：请求报文和响应报文均可使用；

Date: 报文的创建时间；

Connection: 指定请求/响应有关的选项

Via: 显示报文经过的中间节点；

Cache-Control: 缓存控制

        常见的请求首部

            a.信息性首部：

Client-IP：客户端IP

Host: 请求的服务器的主机名和端口号

Referer：包含了当前请求资源的URL的上一级资源URL；

User-Agent：客户端代理

    b.Accept首部：

Accept: 通知服务器能够发送的媒体的类型，MIME

Accept-Charset：通知服务器能够发送的字符集

Accept-Encoding: 通知服务器能够发送编码方式，如gzip

Accept-Language： 通知服务器能够发送的语言

            c.条件式请求首部：

 Expect：期望服务器发送的媒体的类型

If-Modified-Since：自从指定的时间之后是否发生了改变；

 If-None-Match: 本地缓存的文档的ETag与服务器端的文档的Etag是否不匹配；

    d.安全请求首部：

Authorization: 向服务器发送认证信息；

Cookie：客服端向服务器发送的身份标识；

    e.代理请求首部：

Proxy-Authorization：与Authorization相似，但此是用于与代理进行认证时使用

http response报文格式：

    version： HTTP协议版本

    status：状态码，三位的数字，第一位数字用于描述状态类别；

http的响应状态码：

100-199：100-101              提示信息，其余尚未定义

200-299：200-206              成功，其余尚未定义

300-399：300-305              重定向，其余尚未定义

400-499：400-415              客户端错误，其余尚未定义

500-599：500-505              服务端错误，，其余尚未定义

200：成功，请求的所有数据通过响应报文的body部分发送，原因短语为OK

301：请求的URL已经移除，但在响应报文首部通过Location指明了资源现在所处的位置；原因短语为Moved Permanently

302: 与301相似，但在响应报文首部通过Location资源的临时位置；原因短语为Found

304：客户发出条件式请求，如果服务器发现资源未改变，则可通过响应报文告诉客户端；原因短语为Not Modified

401：需要输入账号和密码，原因短语为Unauhtorized

403：请求被禁止；原因短语为Forbidden

404：服务器无法找到所请求的URL对应的资源，原因短语为Not Found

500：服务器内部错误，原因短语为Internal Server Error

502：代理服务器从后端服务收到了一条伪响应；原因短语为Bad Gateway

    reason-phrase：原因短语，状态的码可读版本；

    headers: 

        通用首部：请求报文和响应报文均可使用；

Date: 报文的创建时间；

Connection: 指定请求/响应有关的选项

Via: 显示报文经过的中间节点；

Cache-Control: 缓存控制

        常见的响应首部：

a.信息性首部：

Age：响应的持续时间

Server：通知客户端服务器的版本

b.协商首部：

Vary：服务器与客户端协商适合客户端查看的响应格式

c.安全响应首部：

WWW-Authentication：向客户端发送认证质询信息；

Set-Cookie：设定cookies，向客户端发送身份令牌；

Proxy-Authentication：代理向客户端发送认证质询信息

例如：访问www.lcu.edu.com主机的http request和http response报文

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