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TCP/IP 协议族
TCP/IP 是由一系列协议组成的网络分层模型。
TCP/IP 四层结构模型
TCP/IP 协议族按层次从上到下依次分为：应用层、传输层、网络层、数据链路层。
- 应用层（Application Layer） 决定了向用户提供应用服务时通信的活动。包括 FTP（文件传输协议） 、DNS （域名系统）、HTTP协议 等。
- 传输层（Transport Layer） 负责两台计算机之间的数据传输。包括：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和 UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）。
- 网络层（Internet Layer） 用来处理在网络上流动的数据包。该层规定了数据包的传输路线。包括 IP 协议。
- 数据链路层（Link Layer） 用来处理连接网络的硬件部分。包括：控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（Network Interface Card，网络适配器，即网卡），及光纤等物理可见部分。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。
IP (Internet Protocol) VS IP地址
“IP” 和 “IP地址” 是两个概念。
- IP（Internet Protocol）：网际协议位于网络层。“IP” 是一种协议的名称。IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方，而要确保确实传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC （Media Access Control Address）地址。
- IP 地址：指明了结点被分配到的地址，MAC 地址是指网卡所属的固定地址。IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。IP 地址可变换，但 MAC 地址基本上不会变更。
TCP/IP 为什么要分层
要想把数据通过网络从一个设备发送到另一个设备，该数据传输会经过 n 个网络节点。
因为网络是不稳定的，中间任何一个节点异常就会导致数据传输失败。
如果需要重传数据，并且数据量比较大，整个数据重传就会造成资源浪费。于是就需要把数据分块，这样如果某块数据传输失败，只需要重传这个数据块就可以了，节省了不必要的时间和资源浪费。
如果不需要重传数据，一次性传输的数据量较大时，一旦失败整个数据就丢失了；而如果把数据分块进行传输，数据丢失的量就会减少，增加了传输成功的数据量。
我们要发送网络数据的场景有很多，如浏览网页、普通的接口请求、发送邮件等等，由于场景不同所以通信协议也不尽相同，这就是应用层定义了各种通信协议。
所有应用层协议的一个共同点就是都需要对数据进行分块传输，如果每个协议都去实现分块传输的逻辑，就比较麻烦也会造成逻辑冗余，于是就将分块的逻辑单独抽离，这就是传输层。
因为传输层有 TCP（面向连接）和 UDP（非面向连接）两种协议，它们都需要将数据分块后，确定传输路线，于是就把确定传输路线的逻辑单独抽离，这就是网络层，该层规定了数据包的传输路线。
最后，网络层将数据传给数据链路层，该层用来处理连接网络的硬件部分。
这样，将数据的发送的四个阶段分别交给相应的层来处理，每个层只负责自己的工作。
如果我们把以上四层模型用 UML 类图表示它们之间的关系及分层结构，大概是下面的样子。
感悟
作为一个合格的工程师，具备功能分层与分模块解耦的意识是必不可少的。
如果真正用代码实现的话，还可以使用上责任链模式，将数据一层层传递与处理。Okhttp 使用责任链的设计模式跟 TCP/IP 的分层设计有异曲同工之妙啊！！！
TCP 连接
TCP 是有状态的（不需要每次发送数据都告诉对方自己是谁），HTTP 是无状态的。
什么是建立连接？
通信双⽅建⽴确认「可以通信」，不会将对⽅的消息丢弃，即为「建⽴连接」。
TCP 建立连接三次握手
- 目标：为了准确无误地把数据送达目标处。
- 方法：TCP 协议采用三次握手策略。
- 介绍：TCP 将数据包发送之后，一定会向对方确认是否成功送达。握手过程中使用了 TCP 的标志（flag）—— SYN（synchronize）和 ACK （acknowledgement）。
- 过程：发送端首先发送一个带有 SYN 标志的数据包给对方请求发送消息；接收端收到后，回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包表示已经成功接收到消息并请求发送消息；发送端收到带有 SYN/ACK 的数据包后再发送一个带有 ACK 标志的数据包，代表“握手”结束。
- 第一次握手：客户端发送 SYN（syn = j） 包到服务器，并进入 SYN_SEND 状态，等待服务器确认。
- 第二次握手：服务端收到 SYN 包，必须确认客户端的 SYN (ack = j + 1)，同时自己也发送一个 SYN 包（syn = k），即 SYN + ACK 包，此时服务端进入 SYN_RECV 状态。
- 第三次握手：客户端收到服务器的 SYN + ACK 包，向服务器发送确认包 ACK（ack = k + 1），此包发送完毕，客户端和服务器端进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手。
其实这和两个人的聊天场景非常相似：
A: 在吗？（SYN)
B: 我在呢，你还在吗？（SYN/ACK）
A: 我还在，我们开始聊天把。（ACK）握手成功
- 异常处理：如果在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP 协议会再次以相同的顺序重新发送数据包。
还是和聊天场景一样
A：在吗？（SYN）
……n 分钟过去了，B 还是没有回应，握手失败
A: 在吗？（SYN）
B: 在呢，你还在吗？（SYN/ACK）
…… 又过了 n 分钟，A 可能因为各种原因没收到，或没及时查看 B 的回复，握手失败，此时 B 认为 A 不需要和自己聊天了，去忙自己的事情了
A: 在吗？（SYN）
B: 在呢，你还在吗？（SYN/ACK）
A: 我还在，我们开始聊天把。（ACK）握手成功
TCP 关闭连接四次挥手
中断链接可以是 Client 端，也可以是 Server 端。
假设 Client 端发起中断连接请求：
- Client 发送 FIN 报文，意思是说”我 Client 端没有数据要发给你了，但是如果你还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。”
- Server 端接到 FIN 报文后，先发送 ACK，告诉 Client 端，”你的请求我收到了，但是我还没准备好，请你继续等我的消息”。这个时候 Client 端就进入FIN_WAIT 状态，继续等待 Server 端的FIN 报文。
- 当 Server 端确定数据已发送完成，则向 Client 端发送 FIN 报文，告诉 Client 端，”好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了”。
- Client 端收到 FIN 报文后，就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕 Server 端不知道要关闭，所以发送 ACK 后进入TIME_WAIT 状态，如果 Server 端没有收到 ACK 则可以重传。Server 端收到 ACK 后，就知道可以断开连接了。Client 端等待了 2MSL 后依然没有收到回复，则证明 Server 端已正常关闭，那好，我 Client 端也可以关闭连接了。Ok，TCP 连接就这样关闭了！
Socket 套接字很难理解，但是看了下图可能会有助于理解，更多解释点击查看。
长连接
HTTP 连接
Http 连接最显著的特点是客户端每次发送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”。
1）在 HTTP 1.0 中，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。
2）在 HTTP 1.1 中则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再发送下一个请求。
由于 HTTP 在每次请求结束后都会主动释放连接，因此 HTTP 连接是一种“短连接”，要保持客户端程序的在线状态，需要不断地向服务器发起连接请求。
通常的做法是即使不需要获得任何数据，客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求，服务器在收到该请求后对客户端进行回复，表明知道客户端“在线”。若服务器长时间无法收到客户端的请求，则认为客户端“下线”；若客户端长时间无法收到服务器的回复，则认为网络已经断开。
为什么要有长连接
因为移动⽹络并不在 Internet 中，⽽是在运营商的内⽹，并不具有真正的公⽹ IP，因此当某个 TCP 连接在⼀段时间不通信之后，⽹关会出于⽹络性能考虑⽽关闭这条 TCP 连接和公⽹的连接通道，导致这个TCP 端⼝不再能收到外部通信消息，即 TCP 连接被动关闭。假如：服务端一段时间后需要向客户端主动发送消息（推送），那么客户端就收不到了。因此需要长连接来解决这个问题。
⻓连接的实现⽅式
⼼跳。
即在⼀定间隔时间内，使⽤ TCP 连接发送超短⽆意义消息来让⽹关不能将⾃⼰定义为「空闲连接」，从⽽防⽌⽹关将⾃⼰的连接关闭。