最近有很多同学在刚接触计算机网络概论的时候很容易被提及到IP,TCP,UDP....之类的东西,这里就简单论述一下他们是干什么的。
引用b站-湖科大(教书匠)
1)应用于网际的IP:
"网际的IP"通常指的是互联网协议（Internet Protocol，IP）的版本4（IPv4）和版本6（IPv6）的地址。IP地址是用来唯一标识互联网上的每一台设备的数字标识。
### IPv4（Internet Protocol version 4）
IPv4使用32位地址，通常表示为四个十进制数，每个数之间用点分隔，例如：192.168.1.1。IPv4地址的范围是从0.0.0.0到255.255.255.255。
IPv4地址的局限性在于地址空间有限，全球大约有43亿个可用的IPv4地址，这在互联网迅速增长的背景下变得越来越不够用。
### IPv6（Internet Protocol version 6）
为了弥补IPv4地址空间的不足，互联网工程任务组（IETF）开发了IPv6。IPv6使用128位地址，表示为8组4位十六进制数字，每组之间用冒号分隔，例如：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6地址的范围从0到2^128-1，理论上可以提供超过3.4×10^38个地址。
IPv6地址的结构使得它能够更有效地处理全球范围的设备连接，支持物联网（IoT）、移动设备、云计算和未来的互联网应用。
### 总结
* **IPv4**：32位地址，适用于早期互联网应用，但地址空间有限。
* **IPv6**：128位地址，解决地址空间不足问题，支持更多设备连接，是未来互联网发展的趋势。
随着物联网、大数据、云计算等技术的快速发展，IPv6的应用将越来越广泛。
2)应用于传输层的TCP/UDP:
TCP，全称为传输控制协议（Transmission Control Protocol），是互联网协议族（IP）中的一种面向连接的传输层协议。它为应用层提供了一个可靠的、面向字节流的端到端的通信服务。TCP协议的主要目标是确保数据的可靠传输，同时提供流量控制和拥塞控制机制，以适应不同的网络环境。
### TCP的特点：
1. **面向连接**：在数据传输开始前，TCP需要在发送端和接收端之间建立一个连接。这个过程称为三次握手，确保双方都准备好进行数据交换。
2. **可靠传输**：TCP通过序列号和确认应答机制确保数据的可靠传输。如果数据包丢失或顺序错误，接收端会发送一个确认应答，请求发送端重传丢失的数据包。
3. **流量控制**：TCP使用滑动窗口机制进行流量控制，允许接收端根据其缓冲区的大小限制发送端的数据流速度，防止接收端缓冲区溢出。
4. **拥塞控制**：TCP通过慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等机制来控制网络的拥塞，确保网络资源的有效利用。
5. **面向字节流**：TCP将应用层的数据视为一个无结构的字节流，接收端将数据流重新组织为原始的分组或消息。
### TCP的应用场景：
* **文件传输**：如FTP（文件传输协议）和HTTP（超文本传输协议）使用TCP来保证文件传输的可靠性。
* **电子邮件**：SMTP（简单邮件传输协议）使用TCP来发送和接收电子邮件。
* **实时通信**：尽管UDP在实时通信中更常用，但TCP通过其可靠性和顺序保证，也被用于需要可靠数据传输的实时应用，如远程桌面协议（RDP）。
### TCP与UDP的区别：
* **可靠性**：TCP提供可靠的数据传输，而UDP不提供可靠性保证。
* **连接性**：TCP是面向连接的，需要建立和结束连接的过程；UDP是无连接的，不需要建立连接过程。
* **效率**：由于TCP提供了额外的可靠性保证，其协议开销和处理时间通常比UDP长，因此在对延迟敏感的应用中，UDP通常更快。
* **应用场景**：TCP适用于需要可靠数据传输、顺序保证和流量控制的应用；UDP适用于实时通信、广播和多播等对延迟敏感的应用。
TCP和UDP的选择取决于应用的具体需求。对于需要可靠数据传输的应用，TCP是更好的选择；而对于实时性要求高、对数据完整性和顺序不敏感的应用，UDP是更合适的选择。
UDP，全称为用户数据报协议（User Datagram Protocol），是互联网协议族（IP）中的一种无连接的传输层协议。与TCP（传输控制协议）不同，UDP不提供可靠性保证、顺序保证或流量控制，因此它在数据传输的速度上通常比TCP快，但数据的完整性和顺序可能会受到破坏。
### UDP的特点：
1. **无连接**：UDP不建立连接，发送数据前不需要与接收方建立任何连接，因此启动和停止都很快。
2. **不可靠**：数据包可能丢失、重复或乱序到达，没有确认机制保证数据的完整性和顺序。
3. **不保证顺序**：数据包到达的顺序可能与它们被发送的顺序不同。
4. **不保证不重复**：数据包可能多次到达接收端。
5. **不保证唯一性**：数据包可能重复发送，但接收端无法区分。
### UDP的应用场景：
* **实时通信**：如在线游戏、语音和视频通话，因为这些应用对延迟敏感，可以容忍数据丢失或乱序。
* **广播和多播**：UDP支持广播和多播，使得一个发送者可以向多个接收者同时发送数据。
* **DNS查询**：DNS服务器使用UDP进行查询响应，因为它提供了快速的响应时间。
* **网络发现**：如NAT-PMP（Network Address Translation Port Mapping Protocol）用于在NAT网络中发现和映射端口。
### UDP与TCP的区别：
* **可靠性**：TCP提供可靠的数据传输，通过确认、重传和流量控制机制确保数据的完整性和顺序；而UDP不提供这些服务，数据的丢失或乱序无法通过协议本身得到纠正。
* **连接性**：TCP是面向连接的，意味着在数据传输前需要建立连接；而UDP是无连接的，不需要建立连接过程。
* **效率**：由于UDP不提供可靠性保证，其传输过程更加简单，通常比TCP快，适合对延迟敏感的应用。
UDP和TCP的选择取决于应用的具体需求。对于需要可靠数据传输、顺序保证和流量控制的应用，TCP是更好的选择；而对于实时性要求高、对数据完整性和顺序不敏感的应用，UDP是更合适的选择。
以下是对在应用层 HTTP、SMTP、DNS 和 RTP 的介绍：
**HTTP（超文本传输协议）**： 这是用于在万维网（World Wide Web）上传输数据的应用层协议。它定义了客户端（如浏览器）和服务器之间如何请求和传输网页、图像、文件等资源。HTTP 基于请求-响应模型工作，客户端向服务器发送请求，服务器返回相应的响应。常见的 HTTP 方法包括 GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（更新资源）、DELETE（删除资源）等。
**SMTP（简单邮件传输协议）**： 用于电子邮件的发送。当用户通过电子邮件客户端撰写邮件并点击发送时，邮件客户端使用 SMTP 协议将邮件发送到邮件服务器，然后邮件服务器再将邮件转发到接收方的邮件服务器。
**DNS（域名系统）**： 它的作用是将易于人类理解的域名（如 [www.example.com）转换为计算机可理解的](http://www.example.com%EF%BC%89%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E4%B8%BA%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E5%8F%AF%E7%90%86%E8%A7%A3%E7%9A%84) IP 地址。当您在浏览器中输入一个域名时，DNS 服务器会将该域名解析为对应的 IP 地址，以便能够建立与目标服务器的连接。
**RTP（实时传输协议）**： 主要用于实时数据的传输，如音频和视频的流媒体。RTP 通常与 RTCP（实时传输控制协议）一起使用，以提供流量控制、拥塞控制和质量反馈等功能。
这四种协议在互联网通信中都发挥着重要的作用，各自适用于不同的应用场景和数据类型。
为了方便大家记忆:
HTTP、SMTP、DNS 和 RTP 的介绍：
HTTP 全称是 HyperText Transfer Protocol（超文本传输协议）。
SMTP 全称是 Simple Mail Transfer Protocol（简单邮件传输协议）。
DNS 全称是 Domain Name System（域名系统）。
RTP 全称是 Real-time Transport Protocol（实时传输协议）。