网络协议 - 其他协议

本文主要介绍应用层除HTTPS之外的其他协议，包括支持全双工的WebSocket协议、HTTPDNS、文件传输协议FTP、邮件协议收发协议POP、IMAP(收)和SMTP(发)。

#区别WebSocket和Socket

Socket：一套网络编程API,利用他可以建立网络连接，一般都是基于操作系统底层实现的(Socket编程)
WebSocket：网络协议。

#WebSocket协议

背景
- HTTP请求的特点，通信只能由客户端发起（请求-应答模式），所以早期的网站为了实现推送技术，!所用的技术都是轮询（直播，聊天，股票）
- **轮询：**由浏览器每隔一段时间（如每秒）向服务器发出HTTP请求，然后服务器返回最新的数据给客户端
- 为了能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯，HTML5规范中出现了WebSocket协议
WebSocket
- WebSocket是基于TCP的支持全双工通信的应用层协议
  - 在2011年由IETF标准化为 RFC 6455，后由 RFC 7936 补充规范
  - 客户端、服务器，任何一方都可以主动发消息给对方
- WebSocket的应用场景
  - 社交订阅、股票基金报价、体育实况更新、多媒体聊天、多玩家游戏等
- WebSocket和 HTTP 属于平级关系，都是应用层的协议
  - 其实TCP本身就是支持全双工通信的（客户端、服务器均可主动发消息给对方）
  - 只是HTTP的 “请求-应答模式” 限制了TCP的能力
- WebSocket使用 80(ws://)、443(wss://) 端口，可以绕过大多数防火墙的限制（不能写#）
  - ws://example.com/wsapi
  - wss://secure.example.com/wsapi
- 与 HTTP 不同的是，WebSocket需要先建立连接（在应用层建立）
  - 这就使得WebSocket成为一种有状态的协议，之后通信时可以省略部分状态信息
  - 而HTTP请求可能需要在每个请求都额外携带状态信息（如身份认证等）

#WebSocket - 建立连接

WebSocket需要借助 HTTP协议来建立连接（也叫作握手，Handshake）
- 由客户端（浏览器）主动发出握手请求
- Connection必须设置Upgrade
  - 表示客户端希望连接升级
- Upgrade必须设置webSocket
  - 表示希望升级到WebSocket协议
- Sec-WebSocket-Version
  - 表示支持的WebSocket版本
  - RFC 6455要求使用的的是13
- Sec-WebSocket-Key是客户端随机生成的字符串
- 服务端收到客户端的Sec-WebSocket-Key后会执行以下操作
  1. Sec-WebSocket-Key加上一个固定的GUID值
  2. 将1中的结果进行SHA-1摘要计算
  3. 将2中的结果进行Hex To Base64编码
  4. 将3中的结果作为Sec-WebSocket-Accept响应头的值，返回给客户端
- 这样操作以后就能尽量避免普通的HTTP请求被误认为是WebSocket协议

WebSocket - 使用
- WebSocket的体验和演示
  - https://www.websocket.org/echo.html
- W3C标准化看一套WebSocket API 可以通过JS直接调用:
  1
  let ws = new WebSocket('wss://example.com')

#WebService

WebService：Web服务，是一种跨编程语言和跨操作系统平台的远程调用技术标准
应用场景
- 天气预报、手机归属地查询、航班信息查询、物流信息查询等，比如天气预报，是气象局把自己的服务以WebService形式暴露出来，让第三方程序可以调用这些服务功能
- http://www.webxml.com.cn/zh_cn/index.aspx
- 后被Web API取代（例如：HTTP + JSON）（大多数使用）
WebService传递数据
- WebService使用SOAP协议来封装传递数据
  - SOAP（Simple Object Access Protocol），译为：简单对象访问协议
  - 很多时候，SOAP = HTTP + XML

补充：
- WSDL（Web Services Description Language），译为：Web服务描述语言
- 一个XML文档，用以描述WebService接口的细节（比如参数、返回值等）
- 一般在WebService的URL后面跟上?wsdl获取WSDL信息
- 比如：http://ws.webxml.com.cn/WebServices/WeatherWS.asmx?wsdl

#RESTful风格

简介：
- RESTful的全称是：(REpresentational State Transfer)
- REST是一种互联网架构设计风格
  - 定义一组用于创建Web服务的约束
  - 符合REST架构的Web服务，称为为RESTful Web服务
RESTful的使用：
- URL使用名词（建议使用复数形式），不使用动词
  - 推荐：users、 /users/6
  - 不推荐：/listUsers、/getUser？id=6、/user/list、/user/get?id=6
- 使用HTTP 的请求方法表示动作
- 一个资源连接到另一个资源，使用子资源的形式
  - GET /users/6/cars/88
  - POST /users/8/cars
- API 的版本化
  - baidu.com/v1/users
  - baidu.com/v2/users/66
- 返回JSON格式数据
- 发生错误是，不要返回200的状态码

#HTTPDNS

简介
- HTTPDNS是基于HTTP协议向DNS服务器发送域名解析请求
- 替代了传统基于DNS协议向运营商Local DNS发起解析请求的传统方式
- 可以避免Local DNS造成的域名劫持和跨网访问问题
- 常用在移动互联网中（比如Android、iOS开发中）
使用：
- 腾讯云：https://cloud.tencent.com/product/httpdns
- 阿里云：https://help.aliyun.com/product/30100.html
- 使用移动端集成的相关SDK就可以使用HTTPDNS服务

#FTP文件传输协议

FTP的两种连接模式：主动（Active）和被动（Passive）
不管是哪种模式，都需要客户端和服务器建立2个连接
- 控制连接：用于传输状态信息（命令，CMD）
- 数据连接：用于传输文件和目录信息（data）

FTP - 主动模式
- 客户端
  - 客户端打开一个随机的命令端口（端口号大于1024，假设为N）,同时连接至服务器的命令端口21（固定不变）
  - 客户端开始监听N+1数据端口，同时发送一个Port命令给服务器的命令端口21（告诉客户端正在监听N+1数据端口，并且已经准本好从此端口接受数据）
- 服务器
  - 服务器打开20号数据端口，并创建和客户端端口（N+1）的连接

FTP - 被动模式
- 客户端
  - 客户端打开一个随机的命令端口（端口号大于1024，假设为N）,同时连接至服务器的命令端口21（固定不变）
  - 客户端通过命令端口N发送PASV命令（开启被动模式）给服务器端口21
  - 服务器打开一个随机的命令端口（端口号大于1024，假设为M），并告知该端口号给客户端
  - 客户端数据端口N+1发起与服务器数据端口M的连接

#邮件相关的协议

发邮件使用的协议
- SMTP（Simple Mail Transfer Protocol），译为：简单邮件传输协议
  1. 基于TCP，标准参考RFC 5321
  2. 服务器默认使用25端口，SSL/TLS使用465端口
收邮件使用的协议
- POP（Post Office Protocol），译为：邮局协议
  1. 基于TCP，最新版是POP3，标准参考RFC 1939
  2. 服务器默认使用110端口，SSL/TLS使用995端口
- IMAP（Internet Message Access Protocol），译为：因特网信息访问协议
  1. 基于TCP，最新版是IMAP4，标准参考RFC 3501
  2. 服务器默认使用143端口，SSL/TLS使用993端口
收发邮件流程

POP 和 IMAP对比
- POP的特点
  - 客户端连接服务器时，将会从服务器下载所有邮件
  - 可以设置下载完后，立即或一段时间后删除服务器邮件
  - 客户端的操作（比如删除邮件、移动到文件夹）不会跟服务器同步
  - 每个客户端都是独立的，都可以获得其自己的电子邮件副本
- IMAP的特点
  - 客户端连接服务器时，获取的是服务器上邮件的基本信息，并不会下载邮件
  - 等打开邮件时，才开始下载邮件
  - 客户端的操作（比如删除邮件、移动到文件夹）会跟服务器同步
  - 所有客户端始终会看到相同的邮件和相同的文件夹