一文走进 HTTP 与 TCP 协议，它们的区别与联系

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引言

本文从 OSI 网络分层（7 层）开始探讨 TCP 与 HTTP 的关系，包含以下几个部分：

OSI 网络分层（7 层）
TCP 协议（三次握手、四次挥手）
HTTP
TCP 与 HTTP 的区别与联系

OSI 网络分层（7 层）

Open Systems Interconncection 开放系统互联：

1 物理层 -> 2 数据链路层 -> 3 网络层(ip)-> 4 传输层(tcp) -> 5 会话层 --> 6 表示层 --> 7 应用层(http)

	协议	描述
第七层	应用层	支持网络应用，应用协议仅仅是网络应用的一个组成部分，运行在不同主机上的进程则使用应用层协议进行通信。主要的协议有：http、ftp、dns、telnet、smtp、pop3等。
第六层	表示层	把数据转换为合适、可理解的语法和语义
第五层	会话层	维护网络中的连接状态，即保持会话和同步，有 SSL
第四层	传输层	负责为信源和信宿提供应用程序进程间的数据传输服务，这一层上主要定义了两个传输协议，即传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。
第三层	网络层	负责将数据报独立地从信源发送到信宿，主要解决路由选择、拥塞控制和网络互联等问题。IP 在这一层
第二层	数据链路层	负责将IP数据报封装成合适在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP数据报交给网络层。
第一层	物理层	负责将比特流在结点间传输，即负责物理传输。该层的协议既与链路有关也与传输介质有关。

HTTP 是应用层协议，而 TCP 是传输层协议，接下来我们逐一详细介绍

TCP

TCP、UDP都是是传输层协议：

用户数据报协议 UDP（User Datagram Protocol）：
无连接；
尽最大努力的交付；
面向报文；
无拥塞控制；
支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信；
首部开销小(只有四个字段：源端口、目的端口、长度、检验和)。
传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol）：
面向连接；
每一个TCP连接只能是点对点的(一对一)；
提供 可靠交付 服务；
提供 全双工 通信；
面向字节流。

另外，UDP是面向报文的传输方式是应用层交给UDP多长的报文，UDP发送多长的报文，即一次发送一个报文。因此，应用程序必须选择合适大小的报文

应用程序和 TCP 的交互是一次一个数据块(大小不等)，但 TCP 把应用程序看成是一连串的无结构的字节流。TCP有一个缓冲，当应该程序传送的数据块太长，TCP就可以把它划分短一些再传送

当网络通信时采用 TCP 协议时，在真正的读写操作之前，客户端与服务器端之间必须建立一个连接，当读写操作完成后，双方不再需要这个连接时可以释放这个连接。连接的建立依靠“三次握手”，而释放则需要“四次握手”，所以每个连接的建立都是需要资源消耗和时间消耗的

TCP连接过程（三次握手）

第一次握手

客户端向服务端发送连接请求报文段。该报文段中包含自身的数据通讯初始序号。请求发送后，客户端便进入 SYN-SENT 状态。

第二次握手

服务端收到连接请求报文段后，如果同意连接，则会发送一个应答，该应答中也会包含自身的数据通讯初始序号，发送完成后便进入 SYN-RECEIVED 状态。

第三次握手

当客户端收到连接同意的应答后，还要向服务端发送一个确认报文。客户端发完这个报文段后便进入 ESTABLISHED 状态，服务端收到这个应答后也进入 ESTABLISHED 状态，此时连接建立成功。

为什么需要三次握手，2次不行吗？

喂喂喂，我是A，你听的到吗？B：在在在，我能听到，我是B，你能听到我吗? A：(听到了，老子不想理你) B：喂喂喂？听不听到？我X，对面死了，我挂了。。

如果只有 2 次的话，B 并不清楚 A 是否收到他发过去的信息。

TCP断开链接（四次挥手）

第一次挥手

若客户端 A 认为数据发送完成，则它需要向服务端 B 发送连接释放请求。

第二次挥手

B 收到连接释放请求后，会告诉应用层要释放 TCP 链接。然后会发送 ACK 包，并进入 CLOSE_WAIT 状态，此时表明 A 到 B 的连接已经释放，不再接收 A 发的数据了。但是因为 TCP 连接是双向的，所以 B 仍旧可以发送数据给 A。

第三次挥手

B 如果此时还有没发完的数据会继续发送，完毕后会向 A 发送连接释放请求，然后 B 便进入 LAST-ACK 状态。

PS：通过延迟确认的技术（通常有时间限制，否则对方会误认为需要重传），可以将第二次和第三次握手合并，延迟 ACK 包的发送。

第四次挥手

A 收到释放请求后，向 B 发送确认应答，此时 A 进入 TIME-WAIT 状态。该状态会持续 2MSL（最长报文段寿命，指报文段在网络中生存的时间，超时会被抛弃）时间，若该时间段内没有 B 的重发请求的话，就进入 CLOSED 状态。当 B 收到确认应答后，也便进入 CLOSED 状态。

HTTP

HTTP 是建立在 TCP 上的应用层协议，超文本传送协议。

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”。

http1.0 :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。

http1.1 ：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就可以再发送一个新的请求

http2.0 ：支持多路复用，一个 TCP 可同时传输多个 http 请求，头部数据还做了压缩

http3.0 ：使用了 QUIC，开启多个 TCP 连接，在出现丢包的情况下，只有丢包的 TCP 等待重传，剩余的 TCP 连接还可以正常传输数据

HTTP特点

无状态：协议对客户端没有状态存储，对事物处理没有“记忆”能力，比如访问一个网站需要反复进行登录操作。
无连接：HTTP/1.1之前，由于无状态特点，每次请求需要通过TCP三次握手四次挥手，和服务器重新建立连接。比如某个客户机在短时间多次请求同一个资源，服务器并不能区别是否已经响应过用户的请求，所以每次需要重新响应请求，需要耗费不必要的时间和流量。
基于请求和响应：基本的特性，由客户端发起请求，服务端响应。
简单快速、灵活。
通信使用明文、请求和响应不会对通信方进行确认、无法保护数据的完整性。

Method

GET 方法请求一个指定资源的表示形式. 使用GET的请求应该只被用于获取数据.
HEAD 方法请求一个与GET请求的响应相同的响应，只返回请求头，没有响应体，多数由 JavaScript 发起
POST 方法用于将实体提交到指定的资源，通常导致状态或服务器上的副作用的更改.
PUT 方法用请求有效载荷替换目标资源的所有当前表示。
DELETE 方法删除指定的资源。
CONNECT 方法建立一个到由目标资源标识的服务器的隧道，多用于 HTTPS 和 WebSocket 。
OPTIONS 方法，预检，用于描述目标资源的通信选项。通过该请求来知道服务端是否允许跨域请求。
TRACE 方法沿着到目标资源的路径执行一个消息环回测试，多数线上服务都不支持
PATCH 方法用于对资源应用部分修改。

HTTP 与 TCP 区别

TCP 协议对应于传输层，而 HTTP 协议对应于应用层，从本质上来说，二者没有可比性：

HTTP 对应于应用层，TCP 协议对应于传输层
HTTP 协议是在 TCP 协议之上建立的，HTTP 在发起请求时通过 TCP 协议建立起连接服务器的通道，请求结束后，立即断开 TCP 连接
HTTP 是无状态的短连接，而 TCP 是有状态的长连接
TCP是传输层协议，定义的是数据传输和连接方式的规范，HTTP是应用层协议，定义的是传输数据的内容的规范

说明：从HTTP/1.1起，默认都开启了Keep-Alive，保持连接特性，简单地说，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，如果客户端再次访问这个服务器上的网页，会继续使用这一条已经建立的连接Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件（如Apache）中设定这个时间。