iOS开发：网络通信基础

在进行iOS中的网络编程之前，先来简单了解一下网络通信的基础知识。

OSI模型

OSI模型（Open System Interconnection Reference Model）是一个国际标准化组织（ISO）制定的标准网络参考模型，它将计算机网络体系结构按照功能划分为7层：

从下至上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都有各自的功能和特点：

物理层：负责实现物理设备之间的连接和数据的传输，如网线、光纤等。
数据链路层：负责管理相邻节点之间的数据通信，包括数据的双向传输、流量控制等。
网络层：负责实现跨网络的数据传输和路由选择。
传输层：提供端到端的可靠数据传输服务，如TCP、UDP等协议。
会话层：负责建立、管理和终止进程之间的通信会话。
表示层：处理数据格式转换、压缩和加密解密等操作。
应用层：为用户提供各种网络服务，如HTTP、FTP等协议。

TCP/IP协议

TCP/IP协议是一个基于IP地址的协议族，是互联网的基础，也是iOS中网络编程的核心。TCP/IP协议族包括TCP协议、IP协议、UDP协议等，其中TCP协议和UDP协议是最为常用的协议。

TCP协议：TCP协议（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议，它保证数据的可靠性和完整性，确保数据能够准确地送达目标节点。
IP协议：IP协议（Internet Protocol）是一种无连接的、不可靠的网络层协议，它主要负责将数据包从源节点传输到目标节点。
UDP协议：UDP协议（User Datagram Protocol）是一种面向无连接的、不可靠的传输层协议，它不保证数据的可靠性和完整性，但具有高效性和低延迟的特点。

TCP 协议通过三次握手建立连接：

客户端向服务器发送连接请求。
服务器收到连接请求后，回复一个确认信息。
客户端收到确认信息后，再次向服务器发送确认信息，建立连接。

完成连接建立后，客户端和服务器之间可以互相发送数据，直到连接关闭。

HTTP协议

HTTP（HyperText Transfer Protocol）是一种应用层协议，用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据。它是一个无状态的协议，即每个请求和响应都是独立的，没有记忆能力。由于HTTP协议非常简单，易于扩展，因此它被广泛应用于各种领域。

请求方法

HTTP协议定义了多种请求方法，其中最常见的有以下几种：

GET：请求指定的页面信息，并返回实体主体。
HEAD：类似于 GET 方法，但是服务器不会返回实体主体部分。
POST：提交实体主体，并请求服务器进行处理。
PUT：上传指定的表示形式，如文件内容。
DELETE：删除指定的资源。
OPTIONS：列出可以执行的方法。

请求头

HTTP请求头包含了请求相关的元信息，主要包括以下几个方面：

Accept：指定客户端可以接受的数据类型。
Authorization：包含认证信息，用于验证客户端是否有权限访问该资源。
Cookie：向服务器传递会话信息。
Referer：指定当前请求的源地址。
User-Agent：客户端标识。

响应头

HTTP响应头包含了响应相关的元信息，主要包括以下几个方面：

Content-Type：指定响应数据的类型。
Content-Length：指定响应数据的长度。
Location：指定重定向地址。
Set-Cookie：向客户端传递会话信息。
ETag：用于实现缓存控制。

状态码

HTTP响应中包含了一个状态码，用于表示服务器对请求的响应结果。常见的状态码有以下几种：

200 OK：请求成功。
301 Moved Permanently：永久性重定向。
302 Found：临时性重定向。
400 Bad Request：请求格式有误。
401 Unauthorized：未经授权。
404 Not Found：无法找到指定资源。
500 Internal Server Error：服务器内部错误。

HTTPS协议

HTTPS（Hyper Text Transfer Protocol Secure）是在HTTP协议基础上添加了安全层的传输协议。它使用TLS/SSL协议进行数据加密，保护数据传输的安全性。下面我们来详细介绍HTTPS通信的交互过程：

客户端发送请求：客户端向服务器发送HTTPS请求，并且在请求头中包含了自己所支持的加密方式列表。
服务器响应：服务器从客户端发送的加密方式列表中选择最优的加密方式，并返回证书、公钥、支持的加密方式等信息。
客户端验证证书：接收到服务器返回的信息后，客户端首先需要验证服务器的证书的合法性。如果证书被篡改或者不合法，客户端会拒绝连接。
生成随机数：客户端使用公钥加密一个随机数并发送给服务器。
服务器解密：服务器使用私钥解密客户端发送的随机数，并使用该随机数生成对称加密算法的密钥。
加密通信：客户端和服务器之间使用对称加密算法进行加密通信，保证数据传输的安全性。

因为HTTPS使用TLS/SSL协议进行加密，可以有效抵御中间人攻击，确保数据传输的机密性和完整性。但是由于加密和解密需要消耗大量的计算资源，所以HTTPS通信的速度相比HTTP会慢一些。

传输过程中的加密方式

在HTTPS中，常用的加密方式有以下几种：

对称加密：使用同一个密钥对数据进行加解密，速度快但安全性较差，易受到中间人攻击。常见的有DES、AES等。
非对称加密：使用公钥加密、私钥解密的方式进行加解密，安全性较高但速度较慢。常见的有RSA、DSA等。
散列算法：将任意长度的消息压缩成指定长度的摘要，通常用于数字签名和身份验证。常见的有MD5、SHA-1、SHA-256等。
数字签名：使用私钥对摘要进行加密，生成数字签名，使用公钥进行验证，确保数据的完整性和真实性。

Session和Cookie

Session和Cookie是Web开发中常用的两种技术，它们都可以用于记录用户状态和存储信息，但是它们的实现方式不同。

Session：是服务器端的一种技术，当用户访问服务器时，服务器会为该用户生成一个唯一的sessionId，并将该sessionId保存到服务器端的内存或数据库中。客户端每次请求服务器时，都会带上该sessionId，服务器通过该sessionId获取用户的状态信息。
Cookie：是客户端的一种技术，服务器可以通过设置Cookie来存储用户信息，例如：用户名、密码、浏览历史等。当用户再次访问该站点时，浏览器会自动发送Cookie信息到服务器端，服务器根据Cookie信息判断用户的状态。

Session和Cookie都可以用于存储用户状态，但是它们各自有优缺点。Session的优点是安全性高，用户信息保存在服务器端，不易被窃取。缺点是需要占用服务器资源，对服务器性能有一定压力。Cookie的优点是速度快，用户信息保存在客户端，服务器无需做额外的处理。缺点是安全性较低，容易被伪造或篡改。

Socket

Socket是一种双向通信协议，可以在客户端和服务器之间建立可靠的连接，使得数据能够双向流动。在iOS中，我们可以使用CocoaAsyncSocket库来实现Socket通信。

Socket通信常用于实时通信、视频直播等场景。它比HTTP请求更加灵活快速，但是也需要更多的编码工作。因此，在实际的应用开发中，我们需要根据具体的业务需求进行选择。

DNS

DNS（Domain Name System）是互联网中的一个服务，用于将域名转换为IP地址。在iOS中，我们可以使用系统提供的NSURLConnection和NSURLSession类来发起网络请求，它们会自动处理DNS解析的问题。

在网络请求过程中，DNS解析时间会影响到整个请求的效率。因此，如果我们需要频繁地进行网络请求，就需要考虑如何优化DNS解析的效率，例如可以使用本地DNS缓存技术来避免重复解析。

断点续传

断点续传是指在文件传输过程中遇到异常情况，可以从传输失败的位置重新开始传输，避免重新传输整个文件，节省时间和带宽资源。在iOS中，我们可以使用NSURLSession来实现断点续传的功能。

具体步骤如下：

在发起请求时，设置HTTP头部Range字段来指定当前请求的数据范围。
如果服务器支持断点续传，会返回206状态码，表示只返回请求的部分内容。
获取已经下载的数据大小，并通过NSFileManager判断本地是否已经存在该文件。
如果文件已存在，则在请求头中设置Range字段，从已下载的位置开始继续下载；如果文件不存在，则重新下载整个文件。
下载过程中，将每次下载的数据追加到文件末尾，并记录已下载数据的大小。
当所有数据都下载完成后，通知界面更新UI。

断点续传可以提高文件下载的效率，在网络环境不稳定的情况下可以有效避免下载失败导致的整个文件重新下载的情况。

常见的网络请求方式

在iOS中进行网络编程时，常见的网络请求方式包括GET、POST、PUT、DELETE等。下面对这几种方式进行简单介绍：

GET：获取资源，通常用于查询操作，参数传递通过url中的query string。
POST：提交数据，通常用于新增和修改操作，参数传递通过请求体中的数据。
PUT：更新资源，通常用于替换已存在的资源，参数传递同POST。
DELETE：删除资源，通常用于删除操作，参数传递同GET。

网络请求过程中的注意事项

在进行iOS中的网络编程时，需要注意以下几点：

网络请求的线程问题

在iOS中，UI操作必须在主线程中执行，而网络请求操作会涉及到异步线程，因此需要注意线程问题。在NSURLConnection中，可以通过NSRunLoop来将代理回调方法切换到主线程中执行；在NSURLSession和AFNetworking中，可以通过指定delegateQueue或completionHandler所在队列来实现在主线程中执行回调方法。

网络请求的安全问题

在进行网络请求时，需要注意安全问题，特别是用户的敏感信息，必须采用加密传输，如HTTPS协议。同时，还需要注意防止恶意攻击，比如针对URL参数的注入、XSS攻击等。

网络请求的异常处理

在进行网络请求时，往往会遇到各种异常情况，如网络连接失败、服务器异常等，因此需要进行异常处理。在NSURLConnection中，可以在代理回调方法中处理异常；在NSURLSession和AFNetworking中，则可以通过failureBlock回调方法来处理异常。

网络请求的优化

在进行iOS中的网络编程时，还需要注意网络请求的优化问题，包括以下几方面：

缓存机制

在iOS中，可以通过缓存机制来提高网络请求效率，减少数据传输量。可以通过NSURLRequestCachePolicy来设置缓存策略，在NSURLSession和AFNetworking中也都支持缓存机制。

最小化网络请求次数

在进行网络请求时，应该尽量减少网络请求的次数和数据传输量，从而提高性能和响应速度。可以通过合并请求、数据本地化、页面预加载等方式来最小化网络请求次数。

网络请求的并发处理

在进行网络请求时，可以通过并发处理机制，将多个网络请求同时进行，从而提高效率。在NSURLSession和AFNetworking中，可以通过设置maxConcurrentOperationCount属性来控制网络请求的并发数量。