此篇讲述下计算机网络体系结构及网络通信模型、TPC/IP协议、UDP 和 QUIC。
我们所有的工作生活都离不开网络，那么什么是网络呢？
计算机网络：通过通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。
看了定义之后应该就能理解，就是通过网线，卫星基站等将各个电脑等设备连接起来，构成互联网，实现文件共享和信息传递的功能的系统。
计算机网络体系结构
OSI参考模型与TCP/IP模型
OSI：open system interconnection（开放互连系统参考模型），是对各种协议提供标准化的一种框架模型，它给出了7层的理论模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
根据该模型演绎出TCP/IP模型，这是我们真实使用的，将OSI模型中的上3层抽为一层，如下图：
本文福利， 免费领取C++音视频学习资料包、技术视频，内容包括（音视频开发，面试题，FFmpeg ，webRTC ，rtmp ，hls ，rtsp ，ffplay ，srs）↓↓↓↓↓↓见下面↓↓文章底部点击免费领取↓↓
这些模型不管怎么实现，都是下一层为上一层提供服务的，也有跨级实现的。
TCP/IP协议簇 : Transmission Control Protocol/Internet Protocol 的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，是 Internet 最基本的协议，是由TCP协议和IP协议组成的。它其实是个协议家族，由很多个协议组成，并且是在不同的层， 是互联网的基础通信架构。
TCP协议是在传输层的，可通过tcp协议建立可靠的连接，我们很多开发中都是使用的这种协议。
UDP协议也是在传输层，但是建立的不是可靠的连接，直接将数据传输出去就不管了，现实中UDP也常用，比如打电话，电视成像接收，qq等都是。
IP协议是在网络层的，该协议主要存储着源目标和目的目标的信息，以便确定哪两个设备要建立连接。
网络通信传输流程
当我们访问一个网址，或者我们开发的应用在发送数据给另一台服务或者接口时，这些数据是怎么传输的呢？看下图：
如上图所述：应用发送一个hello world，会经过层层封装往下传，在每一层都会添加该层的相关信息，然后通过网卡传输到目标应用，目标应用会将接收到的数据根据对应协议拆解数据，最终得到原始数据。
在传输的过程中，需要确认端口号和ip地址才能进行通信的。
端口号
端口号是用来识别一个系统内不同程序的，存储端口号的内容占16bit，所以最大端口号是 2的16次方=65535，而0-1023的端口号是分配给已有的一些协议服务，作为它们的默认端口号，这些端口号被称为知名端口号，比如：
客户端连接服务器时也是需要端口号的，只不过这个系统会默认分配10000以上的端口号。
只有65535个端口，那是不是意味只有65535个连接？
并不是的，一个连接有5要素：
在连接服务器的时候，协议号，目标IP地址，目标端口号是不变的，变动的是客户端和端口号，ip地址是32b，端口号是16，
所以理论上可以建立的连接是 2的32方+2的16方，当然实际上并不会这样，系统肯定会有限定值的。
同理的，一个客户端也可以连接同样多的服务端，客户端在不指定端口号时，操作系统是可以指派同端口号的。
TCP/IP协议
TCP是可靠的连接协议，通过三次握手建立连接，四次挥手断开连接，还会通过超时重传和应答确认机制来保证数据的完整性。
三次握手建立连接
在建立连接的情况下，主要是为了确认4个状态完好，以A和B建立连接为例说明：
对A方来说，需要确认两个状态：
A具备发送数据的能力
A具备接收数据的能力
对B方来说，需要确认两个状态：
B具备发送数据的能力
B具备接收数据的能力
这4个状态都是通过发送数据来确认的：
还是要说明下：seq_no是建立连接发送的一个非常随意的数字信息，确认应答在此基础上+1，就是为了确保是同一个信息交互。
SYN洪泛攻击
在三次握手建立连接的过程中，是有可能被攻击的，假设我弄个假ip地址发送数据包给服务器，服务器依照客户端给的ip地址发送回应和连接，但是该ip地址是不存在的，所以服务端会一直等待连接，并且操作系统会维护一个连接列表，当有大量这样的连接时，这个连接列表会填满，导致所有的连接都得不到响应，这就是洪泛攻击。下边是连接列表最大限定数。
解决方案：
监视无效连接并释放连接
延缓TCB分配方法，在建立第一次握手连接时，服务器会分配一个TCB（连接控制资源），大概要占用200+byte，所以延迟TCB分配，等连接完成了再分配，这样可以减少服务端压力
设置防火墙
建立好连接了，接下来就该传输信息了，传输信息的时候并不是一条一条信息传的，而是会根据大小拆分开来传的，拆分开后会编好序号，传输的过程也并非会万无一失的，这就需要各种机制来保证数据的正确。
应答确认机制：假设A按顺序发送序号1 2 3 4 5 6 7的信息给B，在B方，收到的信息是1 2 4 3 7，B会对收到的信息进行排序，会发现缺失了序号5 6的数据，然后通知A，A收到相应应答后，会重新发送序号5 6的数据。
超时重传机制：当A发送给B数据超过一定阈值时依旧没有收到B的应答，则此时会认为B没有收到数据，A会进行重发。
那么超时时间怎么设定呢？这个会根据网络情况动态调整的，采样统计数据包 从发送回去到接收回来应答数据的这段时间（这段时间称为RTT）,通过各种算法来调优RTT，就得出了超时重传时间。
滑动窗口：TCP还可以提供滑动窗口技术来进行流量控制，保证流量不会超过系统响应能力。
全双工：TCP协议是支持全双工的，即客户端传数据包给服务端的同时，服务端也可以传数据包给客户端。
四次挥手断开连接
在传输完数据包后，不使用了得断开，这时就需要四次挥手（也可能三次就行了）断开连接。
此时需要双方都断开连接，单方面的不行，流程如下图：
附上一
可以看到客户端后面会有一个TIME-WAIT状态，这是为了防止马上close导致资源释放，客户端的另一个应用程序用这个端口号来和服务端进行连接，而此时服务端还没关闭连接，还有可能发送数据，这个新的连接可能会接收到数据，就会导致数据混乱。
2MSL一般是2分钟的时间。
当服务器一开始就没有数据传输了，则4次挥手可能只需要3次就行了。
UDP 协议
udp（User Datagram Protocol用户数据报协议）协议是不可靠的，因为不需要对端的应答，我只管发送信息出去就好了，所以这种协议非常适合进行广播操作，因为不需要建立连接，所以速度非常的快，但是容易丢失数据。
基于UDP引入的新的数据传输协议UDT（UDP-based Data Transfer Protocol）,udt的主要目的是支持高速广域网上的海量数据传输，典型的栗子就是建立在光纤广域网上的网格计算，如远程访问仪器，高分辨率的多媒体流。
只要是在UDP的基础上，引入了拥塞控制和数据可靠性控制。
特性：
基于udp的应用层协议：同时兼顾tcp协议的安全可靠和udp协议的高效
面向连接的：也就是传输数据包需要连接，这种连接是基于握手、keep-alive以及关闭连接的
可靠的：依靠包序列机制、接收者的ack响应和丢包报告，ack序号，重传机制来实现的
全双工的，与TCP一样
新的拥塞算法：不同于tcp算法的慢启动和拥塞避免，而是混合的，基于窗口和速率的拥塞控制算法
带宽估算：udt使用对包（PP - Packet pair）的机制来估算带宽值，就是对到达的时间进行统计，然后计算出链路的带宽
QUIC协议
该协议也是基于udp的传输层协议，是google对各种协议如http，tcp，udp，TLS等技术进行改进的，希望能够替代tcp，udp协议，因为要该直接改进tcp是非常有难度的，tcp是基于操作系统编写的，这个要修改就很难了。
优势：
采用多路复用思想：一个连接可以承载多个流，同时发送多个请求，而且请求间是独立的，相互间不影响
只需要1RTT的延迟就能建立可靠安全的连接，而TCP+TLS则需要3次RTT的连接，如果有缓存的话，则QUIC可以0个RTT就能建立连接
使用纠错机制：在发送包时，订好规则，每n个包就携带一个校验和包，如果这个n个包中丢了一个包，可以通过校验包和其他包来恢复这个包，不需要进行重传
基于客户端（应用程序）实现的，不像tcp是基于内核的，这样就可以快速迭代
QUIC在客户端保存连接标识，当客户端的ip或者端口变化时，可以通过标识来请求服务器，以达到快速重连的目的
本文福利， 免费领取C++音视频学习资料包、技术视频，内容包括（音视频开发，面试题，FFmpeg ，webRTC ，rtmp ，hls ，rtsp ，ffplay ，srs）↓↓↓↓↓↓见下面↓↓文章底部点击免费领取↓↓