计算机网络知识普及之四元组

在涉及到TCP/UDP等IP类通信协议时，存在四元组概念

这里只是普及使用

先来一些前置知识，什么是IP协议？

IP协议全称为互联网协议，处于网络层中，主要作用是标识网络中的设备，每个设备的IP地址是唯一的。

在网络传输中，IP地址主要用于数据包的寻址。

目前IP协议主要有两个版本，IPv4和IPv6，这两个版本目前都在使用，他们的区别为前者只能代表2的32次方个IP，后者能代表2的128次方个IP。

IPv4示例：223.5.5.5

IPv6示例：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

什么是TCP协议

TCP协议全称为传输控制协议，它是面向连接的，处于传输层中，主要作用是规定网络传输过程中的一些传输规范、控制规范等。

什么是HTTP协议？HTTPS协议？

HTTP协议称之为超文本传输协议，处于应用层中，主要作用是规定网络传输中特定的一些数据规范，并且优化TCP的部分性能。

HTTPS可以简单理解为安全版本的HTTP。

这些协议之间的关系是什么

简单来说，IP协议负责找到数据传输的路径，TCP协议确保数据传输的可靠性，而HTTP和HTTPS协议则定义了数据的格式和如何在网络上请求和传输数据。HTTPS在HTTP的基础上增加了SSL/TLS层，提供了数据传输的安全性保护。

额外补充：什么是TCP三次握手

三次握手指的是TCP协议在与对方服务器建立连接时保障其连接可靠的手段，因为其建立连接时有三个动作，所以被称为三次握手。

在客户端与服务器建立连接时，只有当三次握手成功后，才会将连接设置为可以交换数据的状态。

这里要注意，三次握手的过程中本质上从网络层面来讲已经建立了连接，只是TCP协议为了确保可靠，在经过三个网络之间的动作后，才允许客户端与服务器之间进行数据的交互。

那么三次握手具体怎么操作的呢？

第一次握手：客户端向服务端发送一个报文，表示希望建立连接

第二次握手：服务端向客户端发送一个报文，表示确认建立连接

第三次握手：客户端向服务端发送一个报文，表示收到服务端的确认报文，此时连接正式建立。

这个过程不仅确保了双方的接收和发送能力都得到确认，还在握手过程中的报文里确认了双方的信息，所以在三次握手完成时，TCP协议里就认为该连接属于正常可交互数据的。在Linux中可以使用tcpdump来直观的查看三次握手过程。

四元组是什么？

进入正题，四元组的概念存在于所有使用IP协议并是面向连接的通信协议都有的特点。

假设目前有一个客户端访问服务端，我们都知道服务端需要监听一个端口，客户端需要通过服务端的IP和端口来找到提供服务的程序。

而四元组在TCP/UDP连接中，是用于对连接的标识，其标识了客户端、服务端的信息。

这些信息包括：

客户端IP、客户端Port、服务端IP、服务端Port。

用这些信息来标识当前连接，要注意，每一个连接都是唯一不会重复的。

使用工具类直观的感受到四元组的存在：打开Windows性能监视器

例如选中的向日葵客户端，它现在建立的一条连接中，标识了客户端IP为192.168.31.96，客户端端口为：49565，服务端IP为：122.246.12.46，服务端端口为443。

可能又有疑问？

为什么系统中客户端请求服务端也需要有端口号的存在？

这是因为在IP类通信协议中，网络传输时需要根据IP和端口号来定位相对应接收网络数据的程序，所以在我们要知道，在一个四元组中，可以很精确的确认来源程序和目的程序，且在整个网络环境中不会重复。