OSI 模型

• 应用层：各种应用层协议，Http、WebSocket、FTP、SMTP等
• 表示层：信息的语法语义以及他们的关联，如加密解密、转换翻译、压缩解压缩
• 会话层：不同机器上的用户之间建立及管理会话
• 传输层：接受上一层的数据，在必要的时候把数据进行分割，并将这些数据提交给网络层，且保证这些数据段有效到达对端。TCP、UDP协议。
• 网络层：控制子网的运行，如逻辑编址、分组传输、路由选择。IP 协议。
• 数据链路层：物理寻址，同时将原始比特流转变为逻辑传输线路。
• 物理层：机械、电子、定时接口通信信道上的原始比特流传输。

基本介绍

TPC/IP协议栈，主要解决数据如何在网络中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。

把IP想像两个站点，TCP和UDP是高速公路，HTTP 、FTP 就是货车，而 Socket 就是两个站点的检票口。货车(http)在一端站点(ip)先通过检票口(socket)，检票后行驶在高速公路(tcp)上，到达另一站点(ip)卸载货物(http)。

HTTP，WebSocket，TCP，UDP，IP都是协议，而 TCP/IP 是不同协议的组合，通常称之为 协议栈，是为了完成对应功能而制定的统一规则。

Socket（套接字）实际上是对 TCP/IP协议栈 的封装，本身并不是协议，而是一个调用接口（API）。

1. Http协议

Http协议，超文本传输协议，web上一问一答的两台计算机之间遵循的通信规则。

• 请求组成：请求行、请求头、请求空行、请求主体
• 响应组成：响应状态行、响应头、响应空行、响应正文

Http是无状态的，客户端每次发送的请求都是一个新的请求，所以一般网站登录后的身份信息，放置到请求头 cookie 上。

Http是无连接的，HTTP是基于TCP协议的应用，请求时需建立TCP连接，HTTP协议本身无需连接，其只处理数据的封装。

• 每次 http 请求时需建立TCP连接，请求结束后断开连接，完成一次请求/响应操作，所以为短连接。

• 而 HTTP/1.1 中的 keep-alive 所保持的长连接则是为了优化每次 HTTP 请求中 TCP连接三次握手的麻烦和资源开销，只建立一次TCP连接，多次的在这个通道上完成请求/响应操作。但这些请求是串行的，当某一个请求阻塞时就会导致同一条连接的后续请求被阻塞。

• Http/2 ：多路复用技术出现；能够让多个请求和响应的传输完全混杂在一起进行；通过 streamID 来互相区别，更多了解 服务端推动方案 最后有介绍。

2. Socket协议

Socket是为了方便开发者直接使用 **更底层协议（一般是TCP或UDP）**而存在的一个抽象层。

Socket实际上是对 TCP/IP协议栈 的封装，本身并不是协议，而是一个调用接口（API）。

Socket的出现只是使得程序员更方便地使用 TCP/IP协议栈 而已，是对 TCP/IP协议栈 的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write。

主机A 的应用程序要能和 主机B 的应用程序通信，必须通过Socket建立连接，而建立Socket连接必须需要底层TCP/IP协议 来建立 TCP连接。建立 TCP连接 需要底层IP协议来寻找网络中的主机。我们知道网络层使用IP协议可以帮助我们根据IP地址来找到目标主机，但是一台主机上可能运行着多个应用程序，如何才能与指定的应用程序通信就要通过TCP或UDP的地址也就是端口号来指定。这样就可以通过一个Socket实例唯一代表一个主机上的一个应用程序的通信链路了。

3. WebSocket协议

基于Http协议的扩展，支持长连接，用于建立客户端和服务器的双向通道。

而传统的轮询方式（即采用http协议不断发送请求）的缺点：浪费流量（http请求头比较大）、浪费资源（没有更新也要请求）、消耗服务器CPU占用（没有信息也要接收请求）。

实现过程：

在Javascript中创建了WebSockets之后，会有一个 Http 的 Upgrade 请求发送到服务器，在取得服务器响应后，建立的连接会从 Http升级，从 Http协议转换为WebSocket协议。

So:

1、客户端发送 Http GET请求， upgrade 2、服务器响应给客户端 switching protocol。【Http => WebSocket】 3、可以进行 WebSocket 通信。

HTTP(协议)和WebSocket(协议)都位于OSI模型的应用层，因此依赖于第4层的TCP。

4. TCP协议和UDP协议

TCP是面向连接的一种传输控制协议。TCP连接之后，客户端和服务器可以互相发送和接收消息，在客户端或者服务器没有主动断开之前，连接一直存在，故称为长连接。特点：连接有耗时，传输数据无大小限制，准确可靠，先发先至。

UDP是无连接的用户数据报协议，所谓的无连接就是在传输数据之前不需要交换信息，没有握手建立连接的过程，只需要直接将对应的数据发送到指定的地址和端口就行。故UDP的特点是不稳定，速度快，可广播，一般数据包限定64KB之内，先发未必先至。

代理(Proxy)

http代理

Bill 希望从 Jane 的Web服务器下载一个网页。Bill 不能直接连接到 Jane 的服务器，因为在他的网络上设置了防火墙。为了与该服务器通信，Bill 连接到其网络的 HTTP代理。他的网页浏览器与代理通信的方式与他直接连接 Jane的服务器的方式相同；也就是说，网页浏览器会发送一个标准的 HTTP请求头。HTTP代理连接到 Jane 的服务器，然后将 Jane 的服务器返回的任何数据传回 Bill。

现在一般的 web服务器 都作为代理服务器（例：nginx），同时解决了浏览器的跨域问题，这样前后端项目就可以不用部署到一台服务器，实现了前后端的分离。

Socks代理

Bill 希望通过互联网与 Jane 沟通，但他们的网络之间存在一个防火墙，Bill 不能直接与 Jane 沟通。所以，Bill 连接到他的网络上的 SOCKS代理，告知它他想要与 Jane 创建连接；SOCKS代理打开一个能穿过防火墙的连接，并促进 Bill 和 Jane 之间的通信。

Socks属于会话层一个代理协议，比Http更低的层次，所以如果Socks代理了网络请求，那么像 Http、webSocket 等应用层协议都会走Socks的代理路线。

Socks代理只是简单的传递数据包，而不必关心是何种协议，所以socks代理比其他应用层代理要快的多。

我们平时提到的ss(shadowsocks)/ssr(shadowsocks-R)，其实就是Socks5代理。

Socks代理与HTTP代理的对比

SOCKS工作在比HTTP代理更低的层次：SOCKS使用握手协议来通知代理软件其客户端试图进行的连接SOCKS，然后尽可能透明地进行操作，而常规代理可能会解释和重写报头（例如，使用另一种底层协议，例如FTP；然而，HTTP代理 只是将HTTP请求转发到所需的HTTP服务器）。虽然HTTP代理有不同的使用模式，CONNECT方法允许转发TCP连接；然而，SOCKS代理还可以转发UDP流量和反向代理，而HTTP代理不能。HTTP代理通常更了解HTTP协议，执行更高层次的过滤（虽然通常只用于GET和POST方法，而不用于CONNECT方法）。

容易混淆的关系

• Http和WebSocket：两种不同的应用层协议，都是基于 TCP连接。
• Socket和WebSocket：完全无关，前者套接字，后者协议。
• Socket和Tcp：前者是为了可以直接调用后者的API，可以方便程序员直接使用**更底层协议（一般是TCP或UDP）**而存在的一个抽象层。
• Socket和Socks：完全无关，前者是套接字，后者是代理协议。

参考

1. SOCKS by wikipedia
2. Http代理服务器 by wikipedia
3. 网络协议——Http、Socket、WebSocket
4. 1小时教你理解HTTP，TCP，UDP，Socket，WebSocket
5. Socket套接字、Socks协议和Socks代理
6. Vpn与ss/ssr的区别
7. TCP/IP、Http、Socket的关系理解
8. WebSocket 的连接建立过程
9. 怎么理解HTTP协议是无状态的无连接的的协议？