网络通信（学习笔记）
霍金的微笑:
#### 5.TCP协议
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
超时重传：
接收端在收到数据后，会向发送端发送一个确认报文，告知发送端数据已成功接收。如果发送端在一定时间内没有收到确认报文，就会重新发送数据。
当发送端发送的数据丢失或超时未收到确认时，会自动重传数据。TCP 还会根据网络情况动态调整重传的时间间隔（即超时时间）。
排序机制：
每个 TCP 数据包都有一个序列号，接收端会根据序列号对收到的数据进行排序，确保数据按照正确的顺序被应用程序接收。
拥塞控制：
当网络出现拥塞时，TCP 会自动降低数据发送速率，避免网络拥塞进一步恶化。常见的拥塞控制算法有慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等。
字节流传输：
TCP 将数据看作是一连串无结构的字节流，它不保留消息的边界。应用程序写入的数据会被分割成合适大小的数据包进行传输，接收端再将这些数据包重组还原成原始的字节流。
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霍金的微笑:
粘包和半包现象：
在计算机网络通信中，尤其是使用 【TCP 协议】进行数据传输时，粘包和半包是比较常见的现象，它们会对数据的正确接收和处理产生影响。
粘包现象：
指在数据传输过程中，多个原本独立的数据包被组合成一个数据包发送或接收，接收方无法准确区分各个数据包的边界，导致多个数据包 “粘” 在一起的情况。
- TCP 协议为了提高传输效率，会将应用层多次写入的数据合并成一个较大的数据包发送。例如，应用程序短时间内多次调用发送函数发送小数据，TCP 会将这些小数据组装成一个大的数据包进行传输，从而产生粘包。
- 【接收方的接收缓冲区】可能较大，当接收到数据时，不会立即处理，而是先存放在缓冲区中。如果后续又有新的数据到达，就会与之前未处理的数据存放在一起，导致粘包现象的出现。
半包现象：
也称为拆包，是指一个完整的数据包在传输过程中被分割成多个部分，接收方收到的是不完整的数据包，无法正确解析数据内容。
- **MTU（最大传输单元）限制**：网络中每个链路层协议都有自己的 MTU 限制，如以太网的 MTU 一般为 1500 字节。当数据包的大小超过链路的 MTU 时，【网络层】会对数据包进行分片，导致一个完整的数据包被拆分成多个小包进行传输，在接收方就会出现半包现象。
- 如果接收缓冲区较小，无法一次性容纳完整的数据包，当数据包到达时，只能部分存储在缓冲区中，剩余部分等待后续接收，这也会造成半包现象。
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#### 4.计算机网络层次划分
网络层
- 通过IP协议为不同物理网络中的主机提供统一的编址方式和通信机制，屏蔽了物理差异，使数据在不同网络之间传输。
1. **IP（Internet Protocol，网际协议）**：是网络层的核心协议，也是整个互联网的基础。IP 协议定义了数据在网络中的传输格式和寻址方式。它为每个连接到网络的设备分配一个唯一的 IP 地址（如 IPv4 地址或 IPv6 地址），用于标识设备在网络中的位置。IP 协议还负责将上层协议（如 TCP、UDP）的数据封装成 IP 数据包，并进行路由选择，通过路由器将数据包转发到【目标网络】。
1. **ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）**：用于将 IP 地址解析为对应的物理地址（MAC 地址）。因为在数据链路层，数据的传输是基于 MAC 地址的，所以当网络层有数据要发送时，需要先通过 ARP 协议获取目标 IP 地址对应的 MAC 地址。例如，主机 A 要向主机 B 发送数据，主机 A 会在本地的 ARP 缓存中查找主机 B 的 IP 地址对应的 MAC 地址，如果找不到，就会发送一个 ARP 请求【广播包】，询问网络中哪个设备的 IP 地址是主机 B 的，拥有该 IP 地址的主机 B 会回复一个 ARP 响应包，告知自己的 MAC 地址。
1. **ICMP（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）**：主要用于在 IP 主机、路由器之间传递控制消息，比如网络不通、主机不可达、路由不通畅等情况。ICMP 报文封装在 IP 数据包中传输，常见的 ICMP 消息类型有回显请求和回显应答（用于测试网络连通性，如 ping 命令就是基于此原理）、目标不可达（当路由器无法将数据包转发到目标地址时发送）、重定向（路由器向主机发送重定向消息，告知主机更好的路由路径）等。