2、网络通信：可靠、安全与发现机制解析

网络通信：可靠、安全与发现机制解析

在当今数字化的时代，网络通信无处不在。无论是浏览网页、玩游戏还是进行实时视频通话，都离不开可靠、安全的网络连接。本文将深入探讨网络通信中的几个关键方面，包括可靠连接、安全连接以及如何发现目标主机的 IP 地址。

1. 可靠连接：TCP 协议

TCP（传输控制协议）是一种传输层协议，它在 IP 协议的基础上提供了可靠的通信通道。TCP 保证字节流按序到达，没有间隙、重复或损坏，同时还实现了一系列稳定性机制，以避免网络或接收方过载。

1.1 可靠性保障

为了创建可靠通道的假象，TCP 将字节流划分为离散的数据包，称为段（segments）。这些段被顺序编号，使接收方能够检测到丢失和重复的段。每个发送的段都需要接收方进行确认，如果未收到确认，发送方会启动计时器并重新传输该段。为确保数据在传输过程中未被损坏，接收方使用校验和来验证接收到的段的完整性。

1.2 连接生命周期

在 TCP 通道上传输数据之前，需要先打开一个连接。连接的状态由两端的操作系统通过套接字（socket）进行管理。套接字会跟踪连接在其生命周期内的状态变化。从高层次来看，连接可以处于以下三种状态：
- 打开状态：正在创建连接。
- 已建立状态：连接已打开，正在传输数据。
- 关闭状态：正在关闭连接。

不过，实际上连接的状态不止这三种。服务器必须在建立连接之前监听客户端的连接请求。TCP 使用三次握手来创建新连接：
1. 发送方选择一个随机序列号 x，并向接收方发送一个 SYN 段。
2. 接收方将 x 加 1，选择一个随机序列号 y，并返回一个 S