网络编程三要素 ip，端口，网络协议
- IP地址：是计算机在互联网上的唯一地址，用于在网络中唯一标识一台计算机。IP地址通常以点分十进制格式表示，即四个数字在句点（.）分隔，每个数字在0到255之间。例如，192.168.1.1就是一个常见的IP地址。
- 端口号：在网络通信中，端口号 进程或服务在设备中的唯一标识。它们被规定为从1到65535的数字。在日常生活中，我们可能经常遇到一些常见的端口号，比如80对应HTTP协议，443对应HTTPS协议等。
- 协议：是一种定义了通信规则的规范，使得不同的系统或设备之间可以相互通信。协议在网络编程中非常重要，因为它规定了发送方和接收方必须遵守的规则和格式。例如TCP/IP协议族就包含了多个协议，而HTTP、FTP等则是基于TCP/IP协议族的应用层协议。
简单比喻来说，IP地址就像是收信人，我们想寄信给某人时需要知道他的住址（IP地址）；端口号就像是收信人的门牌号，我们需要知道门牌号才能准确地将信送到；而协议则是通信双方都听得懂的共同语言（如普通话），只有说同一种语言（协议）才能正确地交流。
常见协议例如TCP/IP协议族就包含了多个协议，而HTTP、FTP等则是基于TCP/IP协议族的应用层协议。
网络编程需要深入理解TCP/IP协议族，因为它是互联网的基础。TCP/IP协议族是一个分层结构的协议，包括四个主要层次：应用层、传输层、网络层和数据链路层。下面详细讲解每个层次的结构和功能：
- 应用层（Application Layer） ：这是TCP/IP协议族的最高层，负责处理特定的应用程序细节。它包含了各种网络应用协议，如HTTP（用于Web浏览器和服务器的通信）、FTP（用于文件传输）、SMTP（用于电子邮件传输）等。这些协议定义了应用程序之间的通信方式和数据格式。
- 传输层（Transport Layer） ：这一层主要处理TCP和UDP协议。TCP协议是一种面向连接的协议，它能够保证数据的可靠传输。在TCP协议中，首先需要建立连接，然后数据可以在两个方向上传输。TCP协议确保数据的顺序和完整性，提供流量控制和错误检测机制。UDP协议则是一种无连接的协议，它不保证数据的可靠传输，因此速度相对较快。UDP常用于实时应用，如音频和视频流。
- 网络层（Network Layer） ：这一层主要处理IP协议，负责数据的路由和转发。IP协议定义了数据包如何在不同的网络之间传输，同时提供了一种寻址机制，使得每一台主机都能在互联网上被唯一地标识。IP地址是互联网上每个设备的唯一标识，用于路由和识别数据包的目的地。
- 数据链路层（Data Link Layer） ：这是TCP/IP协议族的最底层，负责处理网络硬件和数据链路相关的细节。这一层负责将数据打包成帧，并在每个帧上添加头信息（如源和目标MAC地址）和尾信息（如校验和）。这些帧可以在网络上传输。
在TCP/IP协议族中，每一层都向上一层提供服务，并利用下一层的服务。数据在层与层之间的传输过程中会进行封装和解封装操作，这是为了添加或删除与每一层的协议相关的头信息或尾信息。这种分层结构使得网络编程更加灵活和可扩展，因为新的协议可以添加到任何一层，而不会对其他层造成影响。
在进行网络编程时，理解这些层次和它们之间的交互是非常重要的。要设计和实现网络应用程序，你需要了解不同层次之间的数据传输格式、协议规范和交互方式。此外，还需要考虑如何处理错误、保证数据的安全性和隐私保护等问题。通过深入了解TCP/IP协议族的结构和功能，你将能够更好地进行网络编程并开发出高效可靠的网络应用程序。
TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是在网络通信中常用的两种协议，它们有以下区别和优缺点：
TCP协议：
- TCP（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，旨在适应支持多网络应用的分层协议层次结构。它提供可靠的通信服务，假设可以从较低级别的协议获得简单的、可能不可靠的数据报服务。TCP是面向连接的，可靠的，较慢传输大量数据的首部字节仅8个字节的。
- 连接的建立与终止：TCP是一种面向连接的协议，在传输数据之前需要建立连接。一旦建立连接，数据可以在两个方向上传输。终止连接时也需要进行握手。
- 可靠的数据传输：TCP提供可靠的数据传输，通过序列号、确认机制、重传机制等方式确保数据的顺序和完整性。
- 流量控制：TCP通过滑动窗口机制实现流量控制，可以动态地调整发送速率，避免网络拥塞。
- 拥塞控制：TCP通过拥塞控制算法（如慢开始、拥塞避免、快重传等）来动态地调整发送速率，以避免网络拥塞。
- 传输效率：由于TCP的可靠性和流量控制机制，其传输效率相对较低。过多的握手和确认机制会消耗一定的时间和带宽。
- 适用场景：TCP适用于可靠性要求较高的场景，如文件传输、电子邮件、Web浏览等。
UDP协议：
- UDP（用户数据报协议）是一种简单的面向数据报的传输层协议。它提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。UDP的首部字节最小20字节，最大60字节。
- 无连接：UDP是一种无连接的协议，不需要建立和终止连接，因此传输数据更快速。
- 简单的数据传输：UDP简单地传输数据，不保证数据的顺序和完整性。适用于简单的实时应用，如音频和视频流。
- 头部开销小：UDP的头部开销比TCP小，因此在某些场景下可以提供更高的吞吐量。
- 流量控制和拥塞控制：UDP没有流量控制和拥塞控制机制，因此可能会出现网络拥塞和丢包问题。
- 传输效率：由于UDP的无连接性质和简单的数据传输，其传输效率相对较高。适用于对实时性要求较高的场景，如直播、游戏等。
- 适用场景：UDP适用于实时性要求较高且可靠性要求不高的场景，如视频通话、在线游戏、实时音视频等。
总之，TCP和UDP都有各自的优点和适用场景。TCP的主要优点是可靠性和顺序性，适用于可靠性要求较高的场景；而UDP的主要优点是快速和简单的数据传输，适用于实时性要求较高且可靠性要求不高的场景。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的协议。
三次握手四次挥手
TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议，用于在计算机网络中提供可靠的数据传输服务。为了确保客户端和服务器端的可靠连接，TCP在建立连接时需要进行三次握手，这个过程也被称为TCP三次握手。其目的是确认双方的接收能力和发送能力是否正常，从而对每次发送的数据量进行跟踪与协商，确保数据段的发送和接收同步。
"seq"是TCP协议中的一个字段，全称为Sequence Number，也就是序列号。这个字段占32位，标识从TCP源端向目的端发送的字节流，由发起方在发送数据时进行标记。其主要作用是帮助TCP协议拼凑接收到的数据包，根据序列号来确定数据包的顺序，并能够确定是否有数据包丢失。
建立连接时三次握手的目的
主要是为了防止已失效的连接请求突然又传送到另一端，被误认为是新的连接请求。如果此时另一端再次向一方发出确认报文，同意建立连接，就会产生错误
- 第一次握手： 客户端向服务器端发送报文
证明客户端的发送能力正常 - 第二次握手：服务器端接收到报文并向客户端发送报文
证明服务器端的接收能力、发送能力正常 - 第三次握手：客户端向服务器发送报文
证明客户端的接收能力正常
具体来说，三次握手的过程如下：
- 我：一起玩吗？
- 好友：好滴！
- 我：上号！
- 第一次握手：客户端发送SYN包 (seq=x)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
- 第二次握手：服务器收到SYN包后，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
- 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包后，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1)，此包发送完毕后，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
如果使用两次握手会这样？
客户端向服务器端发送的请求报文由于网络等原因滞留，未能发送到服务器端，此时连接请求报文失效，客户端会再次向服务器端发送请求报文，之后与服务器端建立连接，当连接释放后，由于网络通畅了，第一次客户端发送的请求报文又突然到达了服务器端，这条请求报文本该失效了，但此时服务器端误认为客户端又发送了一次连接请求，两次握手建立好连接，此时客户端忽略服务器端发来的确认，也不发送数据，造成不必要的错误和网络资源的浪费。
具体来说，四次挥手的过程如下：
例子：
- 我：不玩了。
- 朋友：好吧。
- 朋友：那我也不玩了
- 我：再见
- 第一次挥手：主动关闭连接的一方（假设为客户端）发送一个FIN包，初始序列号为 x，用来关闭主动方到被动关闭方的数据传送；
- 第二次挥手：被动关闭连接的一方（假设为服务器）收到FIN包后，发送一个ACK给对方，确认序号为收到序号+1 ， ack = x + 1；
- 第三次挥手：被动关闭连接的一方发送一个FIN包，初始序列号为 y，用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送；
- 第四次挥手：主动关闭连接的一方收到FIN后，发送一个ACK给被动关闭方，确认序号为收到序号+1 至此完成四次挥手。
为什么需要四次挥手
由于TCP协议是全双工模式（全双工模式是一种允许数据同时在两个方向上传输的通信方式，这意味着发送设备和接收设备都具备独立的接收和发送能力） 每个方向都需要单独断开一次连接，因此需要四次挥手来关闭连接，这个过程也被称为TCP四次挥手。其目的是为了在断开连接时确保数据的完整性和可靠性。