What is the fundamental difference between WebSockets and pure TCP?

WebSockets 和纯TCP都是网络通信协议，但它们的设计目标和应用场景不同。以下是它们之间的一些基本区别：

1. 协议层级和复杂性：

   • TCP：传输控制协议（TCP）是一个核心的网络协议，属于互联网协议套件的一部分，操作在OSI模型的传输层。TCP为网络通信提供了可靠的、有序的和错误检查的字节流服务。
   • WebSockets：WebSockets 协议是建立在TCP之上的应用层协议，专为实现在用户代理（如Web浏览器）和Web服务器之间的双向、全双工的通讯而设计。

2. 用例和应用场景：

   • TCP：由于TCP提供低层次的通信功能，它被广泛应用于各种应用协议中，例如HTTP, FTP, SMTP等。
   • WebSockets：特别适用于需要低延迟通信的应用，如在线游戏、实时交易系统、实时通讯（聊天应用）等。

3. 握手和开销：

   • TCP：无需特定格式的握手，只需正常的三次握手建立连接。
   • WebSockets：开始一个WebSocket通信需要一个HTTP握手（通常是一个HTTP升级请求），这个握手过程是为了从标准的HTTP协议切换到WebSockets协议。这个过程虽然增加了初始开销，但之后的通信避免了HTTP的每次请求都需要的新连接的开销。

4. 数据格式和封装：

   • TCP：TCP本身不对传输的数据内容做任何假设或封装，仅保证数据的可靠传输。
   • WebSockets：提供了数据帧的概念，可以发送文本或二进制数据帧。这对于消息的分割和处理非常有用。

5. 安全性：

   • TCP：基本TCP连接不包含加密，但可以通过TLS/SSL在TCP上实现安全层（如HTTPS在HTTP上的实现）。
   • WebSockets：可以使用WebSocket Secure（wss://），它在WebSockets上实现了类似HTTPS的安全层。

实际应用案例：

在我之前的一个项目中，我们开发了一个实时股票交易系统。在这个项目中，我们选择了WebSockets来实现因为它能够提供低延迟的实时双向通信。用户界面能够实时显示股票价格的变动，而不需要用户刷新页面。这显著改善了用户体验和系统的响应能力。如果使用传统的TCP或HTTP轮询方法，用户界面的实时响应性会大打折扣，因为每次数据更新都需要建立新的连接或者发送新的HTTP请求，这会增加延迟并增加服务器负担。