5、网络编程中的 TCP、IP 地址与相关操作

网络编程中的 TCP、IP 地址与相关操作

1. TCP 协议概述

TCP 是一种在 IP 之上提供可靠的面向连接的协议。它为两个进程提供了一个虚拟电路用于通信，同时使用端口号来识别主机上的服务。在 TCP 的客户端 - 服务器连接中，使用的两个套接字代表一个虚拟电路，虽然感觉像是专用的物理连接，但实际上许多虚拟电路可以在同一物理连接上运行。

IP 层和传输层（UDP/TCP）还有很多值得深入学习的内容。例如，IP 分片和 TCP 分段允许各层控制传递给下一层的每个数据包的大小。不过，TCP 分段包含序列号信息以确保数据包的顺序（可靠性），而 IP 分片则侧重于优化向下层传递数据（下层有自己的最大大小限制）。IP 地址对于套接字的使用至关重要。

2. 互联网地址

为了使用服务，必须能够找到它。互联网使用一种地址方案来定位设备，最初设计的是 IPv4 地址，使用 32 位无符号整数，最多允许 $2^{32}$ 个地址。近年来，连接设备的数量不断增加，IPv4 地址即将耗尽，因此逐渐向 IPv6 过渡。截至 2022 年 1 月，谷歌的数据显示 IPv6 的使用率约为 37%。澳大利亚的 IP 提供商中支持 IPv6 的比例约为 30%，美国约为 50%。

3. IPv4 地址

IPv4 地址是一个 32 位的整数，通常以点分十进制的形式表示，如 127.0.0.1 或 66.102.11.104。每个设备的 IP 地址一般由网络地址和设备在该网络内的地址两部分组成。早期，网络地址和内部地址的划分很简单，基于 IP 地址中的字节（点之间的部分）：
- A 类网络 ：第一