12、TCP/IP网络编程基础与TCP协议详解

TCP/IP网络编程基础与TCP协议详解

一、TCP/IP简介

TCP/IP主要有两个目的：一是识别网络中的节点（IP），二是传输数据（TCP）。结合广域网（WAN）和局域网（LAN）等网络类型，我们可以推导出当前互联网上正在使用的协议指标。

从软件工程的角度来看，网络栈是一个软件模块，而协议是它的子模块。从网络通信的角度而言，协议定义了一系列规则，使发送方和接收方能够相互通信。

网络栈是分层设计的，每层都有其通用目的。TCP/IP栈的层次如下：
1. 物理层
2. 以太网层
3. IP层
4. 传输层
5. 应用层

每层可能包含一个或多个协议，协议定义了实现该层目的的具体方式。例如，在第2层，ARP负责节点识别，以太网负责数据包传输；第3层只有IP协议，用于广域网中的节点识别；第4层的TCP和UDP是广域网中数据包传输的主要协议，但它们实现数据传输的方式截然不同。TCP尽力按顺序以流的方式传输数据包，同时考虑网络拥塞和丢包时的重传；而UDP则尽力发送数据包，不保证可靠性。

由于UDP看似不可靠，它一直被可靠的TCP所掩盖。然而，UDP的优点是性能开销小，多年来，业界一直在探索如何利用UDP实现可靠连接，同时比TCP占用更少的系统资源。

第2 - 4层是通用层，在此基础上，第5层（应用层）呈现出极大的多样性。重要的应用层协议包括：
- HTTP：基于TCP，用于在服务器和Web浏览器之间传输基于文本的数据，因其简单性，是最常用的协议之一，不仅用于Web，还用于许多应用程序。
- DNS：基于UDP，提供域名到IP地址的转换。
- SSH：基于