iOS 网络编程

网络层次简介

网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层,是网络工程师所研究的对象;
传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层,是用户所面向和关心的内容。

  • http协议对应于应用层
  • tcp协议对应于传输层
  • ip协议对应于网络层

三者本质上没有可比性。 何况HTTP协议是基于TCP连接的。
TCP/IP是传输层协议,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。
我们在传输数据时,可以只使用传输层(TCP/IP),但是那样的话,由于没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用应用层协议,应用层协议很多,有HTTP、FTP、TELNET等等,也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP作传输层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发送到网络上。Socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。

一、HTTP协议的主要特点:

  1. CS模式
  2. 简单快速:只需要传送请求方法和路径。(常用方法有GET,HEAD,POST)
  3. 灵活:任意对象都可以,类型由Content-Type加以标记。
  4. 无连接、无状态 即每次连接只处理一个请求,对于事务处理没有记忆能力。
  • http表示要通过HTTP协议来定位网络资源;
  • host表示合法的Internet主机域名或者IP地址;
  • port制定一个端口号,为空时使用缺省端口号80;
  • abs_path指定请求资源的URL;如果URL中没有给出abs_path,那么当它作为请求URI时,必须以“/”的形式给出(此过程由浏览器完成)。

二、TCP/UDP区别和联系

1.TCP是面向连接的可靠的传输控制协议,UDP是面向非连接的用户数据报协议。
2.TCP(三次握手保证相对可靠性)可传大量数据,速度相对比较慢,UDP一次性传输少量对可靠性要求不高的数据,速度比较快。
tcp一般用于音频、视频等数据的传输,资源能耗比较小,对可靠性要求不高,即使丢失一两条数据也不会产生太大影响。

三、Socket连接和Http连接的区别

1.http是基于socket之上的,socket是一套完成tcp和udp协议的接口
2.HTTP协议:简单对象访问协议,对应于应用层 ,HTTP协议是基于TCP连接的
3.tcp协议: 对应于传输层
4.ip协议: 对应于网络层

  • TCP/IP是传输层协议,主要解决数据如何在网络中传输;
  • HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。
  • Socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。
  • http是短连接,客户端向服务端发送一次请求,服务端响应后连接即断掉;
  • socket是长连接,一般情况下,如果服务器端或者客户端主机down了,网络故障,或者两者长时间没有数据传输,连接可能会断。所以当以个socket连接中没有数据的传输,为了维持连接需要发送心跳消息。

四、Socket建立网络连接的步骤

建立socket连接至少需要一堆套接字,其中一个运行于客户端,另一个运行于服务端(ClientSocket、ServerSocket)
套接字建立连接的过程分为三步:服务器监听、客户端请求、连接确认

  1. 服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。
  2. 客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求。
  3. 连接确认:当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时,就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

五、HTTP特点

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”。

/在进行编程前,先了解下AsyncSocket/
AsyncSocket是IOS下专门用于socket套接字开发的开源库,它封装了CFNetwork/BSD Socket.提供了异步的开发模型和简便的开发接口。它支持TCP/UDP,支持UDP组播
AsyncSocket支持GCD/Runloop模式 支持ARC 使用时需要增加两个库 CFNetwork.frame和Security.frame

六、UDP编程

  • server端流程:

    1. socket创建套接字
    2. bind绑定port
    3. recv接收、send发送数据
    4. close关闭socket套接字
  • client端流程

    1. socket创建套接字
    2. bind绑定port端口(可选)
    3. recv接收 send发送数据
    4. close关闭socket套机制
  • UDP编程涉及到 ip和字符串的转化如下

/*绑定ip地址 */
inet_pton(AF_INET,"192.168.101.2",&addr.sin_addr);
/*把地址sin_addr转化成字符串ipBuf*/
inet_ntop(AF_INET,&srcaddr.sin_addr,ipBuf,16);
  • UDP基本API
1. 创建UDP的套接字int sd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
2. 设置端口可以重用 int nOptval = 1;
ret = setsockopt(sd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(const void*)&nOptval,sizeof(int));
3. 绑定端口 ret = bind(sd,(struct sockaddr *)&addr,addrlen);
4. 给某个地址发送数据ssize_t sendLen = sendto(sd,res,strlen(res),0,(struct sockaddr *)&srcaddr,sizeof(srcaddr));
5. 接收来自sd的数据ssize_t recvLen = recvfrom(sd,&info,sizeof(info),0,(struct sockaddr *)&srcaddr,&addrlen);
6. 关闭套接字 Close(sd);
  • UDP 编程示例
server端 : 新建工程 Cococa Application 引入AsyncSocket
引入头文件 #import “AsyncUdpSocket.h” 以及代理 AsyncUdpSocketDelegate
_udpSocketServer = [[AsyncUdpSocket alloc] initWithDelegate:self];
//绑定端口 用于标识socket对象
if(![_udpSocketServer bindToPort:5678 error:nil]){
    NSLog(@"绑定失败");
}
//监听状态 是否有客户端发送来的消息
[_udpSocketServer receiveWithTimeout:-1 tag:100];
  • 代理回调
#pragma maek- socketDelegate
//收到消息时的回调
-(BOOL)onUdpSocket:(AsyncUdpSocket *)sock didReceiveData:(NSData *)data withTag:(long)tag fromHost:(NSString *)host port:(UInt16)port{
    NSLog(@"port:%d",port);
    NSString* messege = [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"recieve:%@",messege);
    [sock receiveWithTimeout:-1 tag:200];
    return YES;
}

上述代码即可实现简单的UDPServer端

  • UDPClient 代码(简单示例)
    同样的要声明UDP对象 然后发送消息
NSString* messege = @"UDPClient 消息";
NSData* data = [messege dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
/*
 *发送消息
 host: 制定服务器的ip地址
 port: 服务器的端口
 -1 不限时发送
 tag 对此次操作的标记
 */
[_clientSocket sendData:data toHost:@"127.0.0.1" port:5678 withTimeout:-1 tag:0];
/*发送成功的回调方法是*/
- (void)onUdpSocket:(AsyncUdpSocket *)sock didSendDataWithTag:(long)tag{
    NSLog(@"发送成功!");
}

七、TCP编程

  • server端流程
    1. socket创建socket套接字
    2. bind绑定port端口
    3. listen监听端口
    4. close关闭socket套接字
  • client端流程
    1. socket创建套接字
    2. bind绑定port端口(可选)
    3. connect服务器端口
    4. close关闭socket套接字

了解下 tcp的重传策略: TCP用于控制数据段是否需要重传的依据是设立重发定时器。在发送一个数据段的同时启动一个重发定时器,AC(Ackonowlegement)就关闭该定时器,如果在定时器超时前没有收到确认,则重传该数据段。在选择重发时间的过程中,TCP必须具有自适应性。它需要根据互联网当时的通信情况,给出合适的数据重发。

  • TCP编程实例
    server编程
  1. 引入头文件 #import “AsyncSocket.h” AsyncSocketDelegate
_tcpServer = [[AsyncSocket alloc]initWithDelegate:self];
//服务端对应的ip地址和端口,_serverSocket负责监听是否有客户端接入
//[_tcpServer acceptOnInterface:@"127.0.0.1" port:5678 error:nil];
//服务端负责监听是否有客户端接入此端口,host可以缺省不写
[_tcpServer acceptOnPort:5678 error:nil];
  1. 发现有客户端接入时 响应
-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didAcceptNewSocket:(AsyncSocket *)newSocket{
    NSLog(@"new socket host:%@ port:%d",newSocket.connectedHost,newSocket.connectedPort);
    //将新生成的socket对象加入数组中
    [_array addObject:newSocket];
    //负责不限时的监听客户端是否发送消息过来
    [newSocket readDataWithTimeout:-1 tag:1];
}
  1. 收到客户端发送过来的消息时
-(void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag{
    NSString *message = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"receive:%@",message);
    //告诉sock,继续监听客户端
    [sock readDataWithTimeout:-1 tag:2];
}
  1. 连接的客户端长时间不活跃时 触发下面的方法
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock willDisconnectWithError:(NSError *)err{
    NSLog(@"willDisconnect!");
}
  1. 断开连接时
//已经断开连接
- (void)onSocketDidDisconnect:(AsyncSocket *)sock{
    NSLog(@"%s",__FUNCTION__);//__FUNCTION__ 能够打印出当前函数的名称,一般用于对程序进行暴力调试时
}
  • client编程
  1. 初始化一个AsyncSocket对象
_clientSocket = [[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];
  1. 与指定的服务器进行连接
if (!_clientSocket) {
    //创建一个客户端对象,并设置delegate
    _clientSocket = [[AsyncSocket alloc] initWithDelegate:self];
}
//先判断是否与指定服务器连接
if ([_clientSocket isConnected]) {
    //断开连接
    [_clientSocket disconnect];
}
//与指定服务器连接
//connectToHost 服务端的ip地址
//port 服务端的端口:端口的值可随意约定
[_clientSocket connectToHost:@"127.0.0.1" onPort:5678 error:nil];
  1. 发送消息
NSString *message = @"hello server!";
//将数据转换成data
NSData *data = [message dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
//将data发给服务器
//data 发送的数据, timeout:-1  不限时发送, tag,对此次交互的标记
[_clientSocket writeData:data withTimeout:-1 tag:0];
  1. 回调方法
//当客户端与服务端连接成功时,调用此方法
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port{
    NSLog(@"与服务器:%@ %d 相连接",host,port);
}
//消息发送成功后,调用此方法
- (void)onSocket:(AsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag{
    NSLog(@"send!");
}

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