必背八股文-计算机网络篇

本篇有关于计算机网络相关内容，主要是涉及嵌入式软件开发最经常的提问，可以结合该专栏【2-4小时突击计算机网络篇】的内容学习。

TCP/UDP通信

TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是互联网上常用的两种传输协议。它们都属于传输层协议，用于在计算机之间进行数据传输。

TCP是一种可靠的连接导向型协议。它提供了一种面向连接的通信方式，通过在发送和接收端之间建立一个持久的连接来传输数据。TCP保证数据的可靠性，通过使用确认机制、数据重传、拥塞控制等技术来确保数据能够按顺序、完整地到达目的地。TCP适用于对数据传输可靠性要求较高的应用，如文件传输、电子邮件、网页浏览等。

UDP是一种无连接的不可靠协议。它提供了一种无需建立连接就可以直接发送数据的通信方式。UDP不保证数据的可靠性，它只是简单地将数据从一个端口发送到另一个端口，没有确认机制和重传机制。UDP的优势在于速度和效率，适用于对实时性要求较高、对数据可靠性要求相对较低的应用，如视频流、音频通信、在线游戏等。

在使用TCP和UDP时，可以根据具体的应用需求来选择合适的协议。如果需要可靠性和数据完整性，应选择TCP。如果对实时性和效率要求较高，并且可以容忍一定的数据丢失，可以选择UDP。

TCP的三次握手

TCP使用三次握手（three-way handshake）来建立一个可靠的连接。下面是TCP三次握手的步骤：

1. 第一次握手（SYN）：客户端发送一个带有SYN（同步）标志的TCP报文段给服务器，表示客户端请求建立连接。这个报文段包含客户端选择的初始序列号（ISN）。
2. 第二次握手（SYN+ACK）：服务器收到客户端的请求后，如果同意建立连接，会发送一个带有SYN和ACK（确认）标志的TCP报文段作为响应。该报文段中，SYN用于同步序列号，ACK用于确认客户端的请求，同时服务器也选择了自己的初始序列号。
3. 第三次握手（ACK）：客户端收到服务器的响应后，会发送一个带有ACK标志的TCP报文段给服务器，用于确认服务器的同步序列号。这个报文段发送完毕后，连接建立成功，客户端和服务器可以开始进行数据传输。

三次握手的目的是确保客户端和服务器都能正确地收发数据，同时同步双方的初始序列号，以保证后续的数据传输能够按序进行。握手过程中的每一步都需要收到对方的确认才能进行下一步，这样可以避免连接的不稳定性和错误。

TCP的四次挥手

下面是TCP四次挥手的步骤：

1. 第一次挥手（FIN）：当一方（通常是客户端）决定关闭连接时，它会发送一个带有FIN（结束）标志的TCP报文段给另一方（通常是服务器），表示它不再发送数据。
2. 第二次挥手（ACK）：接收到关闭请求的一方（通常是服务器）收到FIN后，会发送一个带有ACK（确认）标志的TCP报文段作为回应，表示它已经收到关闭请求。
3. 第三次挥手（FIN）：当另一方（通常是服务器）也决定关闭连接时，它会发送一个带有FIN标志的TCP报文段给发起关闭的一方，表示它也不再发送数据。
4. 第四次挥手（ACK）：发起关闭的一方（通常是客户端）接收到关闭请求后，会发送一个带有ACK标志的TCP报文段作为回应，表示它已经收到关闭请求。

四次挥手的目的是确保双方都能安全地关闭连接，并确认彼此收到关闭请求。每一步都需要对方的确认才能进行下一步，以保证连接关闭的可靠性和正确性。

为什么建立连接是三次，而关闭则是四次？

建立连接时，收到建立请求的SYN报文后，把ACK和同步序列标志位SYN放在一个报文发送给客户端。

关闭连接时，服务器的ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。服务器收到对方的FIN报文时，仅仅代表对方不再发送数据了但是还能接受数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所有客户端可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示统一现在关闭连接。

网络模型

最常用的网络模型是OSI参考模型和TCP/IP模型。

• OSI参考模型（OSI Reference Model）：开放系统互联（Open Systems Interconnection）参考模型是由国际标准化组织（ISO）提出的网络模型。它将计算机网络通信过程划分为七个不同的层次，每个层次负责特定的功能。从下至上，这些层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每个层次都定义了特定的协议和功能，实现了分层的网络通信架构。

• TCP/IP模型：TCP/IP是一种常用的网络协议