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HTTP、WebSocket、MQTT、TCP的区别和联系

王同学LM 2024-03-26 原文

3个应用层协议

HTTP、WebSocket、MQTT都是应用层协议。

  • HTTP（HyperText Transfer Protocol）主要用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据，例如显示Web页面、文件下载、上传等操作，属于请求-响应协议。
  • WebSocket也是应用于浏览器和Web服务器之间进行双向通信，提供了实时交互的能力。
  • MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的、基于发布-订阅模式的消息传输协议。MQTT协议主要用于物联网设备之间的通信，具有低带宽、低能耗、可靠性高、支持异步通信等特点。

我们使用HTTP和WebSocket协议在Web应用程序中进行数据交互，使用MQTT在物联网设备之间进行数据传输。

1个传输层协议

TCP（Transmission Control Protocol）是一种传输层协议，提供可靠的、面向连接的数据传输服务。TCP协议主要用于保证数据的可靠传输，采用三次握手协议建立连接，通过确认和重传机制保证数据的可靠性。 

WebSocket和HTTP协议的关系

WebSocket协议在HTTP协议之上建立，通过HTTP的Upgrade头部将HTTP协议升级为WebSocket协议。在建立WebSocket连接之前，客户端和服务器之间必须先建立HTTP连接。因此，WebSocket可以看作是一种在HTTP连接之上的新协议，它在原有的HTTP基础上增加了双向实时通信的功能，不需要每次请求都建立连接，可以保持持久连接。

HTTP协议本身是一种请求-响应协议，客户端通过发送请求，服务器接收请求并返回响应。在这个过程中，服务器不能主动向客户端发送消息，只有在接收到客户端请求后才能返回响应。这种单向通信的限制使得HTTP协议不能实现实时双向通信的功能，对于需要实时交互的应用来说，HTTP协议的性能和效率都比较低。

WebSocket协议的出现解决了这个问题。WebSocket协议建立一个持久性的TCP连接，使得客户端和服务器之间可以实时双向通信。当客户端和服务器之间建立了WebSocket连接后，客户端可以随时向服务器发送消息，服务器也可以主动向客户端发送消息，而不必等待客户端的请求。

因此，WebSocket和HTTP协议有着紧密的关系，WebSocket协议建立在HTTP协议之上，并且在使用WebSocket协议之前，需要先建立HTTP连接。这时，HTTP协议起到了类似TCP中握手的作用：

  1. 客户端向服务器发送HTTP请求，请求头部包含Upgrade和Connection字段，表示客户端请求升级到WebSocket协议。
  2. 服务器收到请求后，根据请求头部中的Upgrade字段，判断是否支持升级到WebSocket协议。
  3. 如果服务器支持升级到WebSocket协议，则返回HTTP响应，响应头部包含Upgrade和Connection字段，表示服务器同意升级到WebSocket协议。
  4. 客户端收到服务器的响应后，根据响应头部中的Upgrade和Connection字段，确认服务器同意升级到WebSocket协议，并开始使用WebSocket协议进行通信。

由于WebSocket协议建立在HTTP协议之上，因此WebSocket协议也继承了HTTP协议的一些特性，例如可以使用HTTP的身份认证和安全机制等。

WebSocketHTTPxff0cxff0xfftcp/ip

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