Android 中网络协议的使用

在Android中，有很多网络协议，在这些协议的正确使用下产生了很多优化：直播推流优化，图片下载优化等。我们首先先从介绍计算机网络开始，到具体的Android中协议的使用。

计算机网络模型

一般来说，我们网络模型分为七层，四层，五层。通用来说，我们其实使用最多的是五层互联网协议

如图所示：

这里面其实最重要的还是运输层，网络层。关于其他的我们只是简单的介绍一下：（以五层为标准）

应用层：为用户进程直接提供服务，有HTTP/HTTPS协议。也有支持文件传送的FTP协议，DNS，POP3，SNMP，Telnet，支持电子邮件的SMTP协议等。

运输层：主要是为两个主机的进程提供服务，但一个主机也可以有多个进程进行通信，用的也是传输层的协议，具体有：TCP或者UDP

网络层：主要是为两台主机提供通信服务，经过路由再转发。

数据链路层：负责将网络层交下来的 IP 数据报封装成帧，并在链路的两个相邻节点间传送帧，每一帧都包含数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。

物理层：确保数据可以在各种物理媒介上进行传输，为数据的传输提供可靠的环境。

数据链路层

数据链路层主要是封装成帧，透明传输和差错检测，在封装的时候主要是通过SOH(帧起始标志)和EOT（帧结束标志）来封装，但如果有分不清头尾的情况我们再定义一个转义字符：ESC来封装。而差错检测则是通过循环冗余校验CRC来进行检测。

在数据链路层中，用的最广泛的是PPP协议，将 IP 数据报封装到串行链路。链路层其实是通过 Mac 地址来识别需要发送数据的目标节点

MAC地址也就是物理地址，用于在网络中唯一标识一个网卡，一台设备若有多个网卡，则每个网卡都会有一个唯一的 MAC 地址。MAC地址为 48 位的（6 个字节），通常表示为 12 个 16 进制数，每两个 16 进制数之间用冒号隔开，如 08：00：20：0A：8C：6D，前 3 字节为组织机构唯一标识（OUI）

网络层

一般来说我们用IP协议或者ARP协议来进程传输，或者是路由。我们先大概了解一下格式和作用即可，其他的以后补充

IP协议传输IP数据报，通过IP地址进行路由或者传输。格式如下：

ARP协议是对IP协议的解释，也就是把IP地址转换成链路层能够感知的MAC地址，内部维护一个缓存表，存储了本局域网内各主机和路由器的 IP 地址与 Mac 地址的映射关系。

运输层

最重要的运输层，也是我们学习的重点，关于在Android中有很多关于这方面的操作，因为我们不仅仅是在写应用，也需要去做一些交互

直接进入正题，讲解TCP和UDP协议

TCP，UDP协议是运输层的重要组成，主要负责向两个主机的进程提供服务，发送数据，TCP连接需要有三次握手，断开需要四次挥手。具体原因我们马上谈谈，我们先说有哪三次握手，哪四次挥手。

三次握手

建立的连接是两个主机的进程，所以其实我们一般称之为客户端，服务端，客户端向服务器进行请求操作。

有一些参数事先说明：

SYN: 同步位

seq：发送序号

ACK：确认位

ack：确认序号

FIN（Finish）：控制位

因为TCP是全双工的（就是双方都可以同时发数据），这就导致和断开的一些问题，我们先看看如何建立连接：

首先客户端向服务的发送请求连接的报文（请问是否同意连接）：SYN = 1 序号seq为x

服务端接收到请求以后如果同意建立连接，则发送确认报文段（同意连接）：SYN = 1, ACK = 1，ack = x + 1; 并且选一个发送序号：seq = y

客户端收到以后，发最后的确认（代表已经收到你的回话）：ACK = 1, ack = y + 1（对seq = y的确认）;ACK 报文段可以携带数据也可以不携带，如果不携带则该序号不被消耗，下一个数据报文段的序号仍然是 seq = x + 1。之后进入ESTABLISHED（连接状态）

服务端收到以后客户端发的最后确认进入连接状态。

如图所示：

四次挥手

断开连接同样需要相似的一些步骤，只不过会多一步，一会会说为什么多一步

同样的道理需要这个过程，假设客户端先关闭连接，此时需要发送连接释放报文段：首部终止控制位 FIN 为 1，seq = u.其中 u 等于前面传送过的数据的最后一个字节的序号加 1 。之后 A 进入 FIN-WAIT-1状态

服务端收到连接释放报文段后立即发出确认，确认号 ack = u + 1，序号 seq = v ，其中 v 等于前面传送过的数据的最后一个字节的序号加 1 。之后服务端进入 CLOSE-WAIT（关闭等待）状态

客户端收到来自服务端的确认以后进入FIN-WAIT-2（终止等待 2）状态，等待服务端发出连接释放报文段。

若高层应用进程已经没有数据要发送，则通知服务端释放 TCP 连接。此时 B 发出释放连接报文段：首部终止控制位 FIN 为 1，序号 seq = w（在半关闭状态下服务端可能又发送了一些数据），另外还需要重复上次已经发送过的确认号 ack = u + 1。之后服务端进入 LAST-ACK（最后确认）状态；

客户端收到服务端的连接释放报文段后，发出最后确认：ACK 为 1，确认号 ack = w + 1，序号 seq = u + 1，然后进入 TIME-WAIT（有时间限制的等待）状态；

服务端收到来自客户端的最后确认后进入 CLOSED（关闭）状态；

客户端经过 2 倍的 MSL（Maximum Segment Lifetime，最长报文段寿命）后，才进入 CLOSED 状态。

说完了这么多，我们现在来说一说为什么要有四次挥手，因为TCP连接是全双工的！ 也就是说，发送方向和接收方向是独立关闭的。

四次挥手确保双方的发送方向分别独立关闭

最后，我们来探讨一下关于Android中的一些网络协议