Linux 网络基础与 TCP 协议核心机制
一、网络通信的底层逻辑：协议栈与封装
数据在网络中的传输遵循分层协作模型，各层职责明确：
- 应用层：定义数据格式（如 HTTP、SSH、FTP）。
- 传输层：标识进程，使用端口号区分同一主机上的不同程序（如 80 端口为 HTTP，3306 为 MySQL），核心协议为 TCP 和 UDP。
- 网络层：标识主机，使用 IP 地址定位目标设备。
- 数据链路层：标识节点，使用 MAC 地址在局域网内传输。
- 物理层：纯硬件传输，如网线电信号或光纤光信号。
1. Linux 网络协议栈分层与地址转换
在 Socket 网络编程（IPv4 场景）中，sockaddr_in结构体的 sin_addr字段以 32 位二进制形式存储 IP 地址。日常习惯用点分十进制字符串表示，因此需要借助地址转换函数实现互转。
需引入头文件 <arpa/inet.h>，常用函数包括：
- 字符串转 in_addr：
inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr)：通用函数，支持 IPv4/IPv6。将字符串转为二进制地址存入addrptr。
- in_addr 转字符串：
inet_ntop(int family, const void *addrptr, char *strptr, size_t len)：更安全的通用函数，需手动传入缓冲区，避免线程安全问题。
注意：
inet_ntoa返回静态缓冲区，多线程下可能被覆盖，建议优先使用inet_ntop。
2. 数据封装与解封装
发送方流程：
- 应用层：生成原始数据。
- 传输层：添加源/目的端口，形成报文段。
- 网络层：添加源/目的 IP，形成数据报。
- 数据链路层：添加源/目的 MAC 及帧尾，形成以太网帧。
- 物理层：转换为电信号发送。
接收方反向操作：拆帧→拆数据报→拆报文段→获取原始数据。
二、网络定位核心：IP 地址与端口
IP 地址定位主机，端口号定位主机上的进程。"IP+ 端口"构成唯一通信端点。
1. IP 地址
- 作用：定位主机（电脑、服务器、路由器）。
- 格式：IPv4 为 32 位二进制（如 192.168.1.1），IPv6 为 128 位。
2. 端口号
- 作用：定位进程，16 位整数（0-65535）。
- 分类：
- 知名端口（0-1023）：系统预留（如 80=HTTP, 22=SSH）。
- 注册端口（1024-49151）：应用程序注册使用（如 3306=MySQL）。
- 动态端口（49152-65535）：客户端临时使用。
