核心概念

DNS（Domain Name System） 是互联网的域名系统，将人类可读的域名（如 google.com）转换为机器可识别的 IP 地址（如 142.251.41.14）。DNS 使用分布式数据库和递归查询的方式，高效地完成这个转换过程。

关键特点：

• 分层结构：根域名、顶级域、权威域名服务器
• 递归查询：本地解析器代替用户进行完整查询
• 缓存机制：减少查询次数，加快解析速度
• UDP 协议：大多数查询用 UDP（端口 53），部分用 TCP

核心概念

HTTP（HyperText Transfer Protocol） 是应用层无状态、基于请求-响应的协议，运行在 TCP（或 TLS）之上。它定义了浏览器与服务器如何交换数据，常见版本有 HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3。

关键特性：

• 无状态：一次请求完成后不保留会话状态（可用 Cookie/Session/Token 补充）
• 灵活：方法、头、URI 均为文本，易扩展
• 可缓存：通过 Cache-Control/ETag 等头减少重复请求
• 可协商：支持内容协商（语言、编码、媒体类型）

ICMP 概述

ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制消息协议）是 TCP/IP 协议簇中的一个核心协议，位于网络层，用于在 IP 主机、路由器之间传递控制消息和差错报告。ICMP 报文封装在 IP 数据报内进行传输（IP 协议号为 1），本身不提供端口概念，也不直接用于传输应用层数据。

ICMP 的主要功能

1. 差错报告：当 IP 数据报传输过程中出现异常（如不可达、超时、参数错误等），通过 ICMP 报文向源端报告错误
2. 网络探测：用于诊断网络连通性、路径测试和状态查询
3. 拥塞控制：早期 TCP 曾利用 ICMP 源抑制报文（Type 4）进行拥塞控制
4. 路径 MTU 发现：通过 ICMP Fragmentation Needed 报文辅助发现路径最大传输单元

核心概念

IP（Internet Protocol） 是网络层协议，负责逻辑寻址和数据包的路由转发。它定义了如何给计算机分配唯一的地址（IP 地址），以及如何将数据包从源地址路由到目的地址。现有两个版本：IPv4（32 位地址） 和 IPv6（128 位地址）。

IP 协议的核心特点：

• 无连接：不需要建立连接，直接发送数据包
• 不可靠：不保证数据包传输成功（由上层协议 TCP 保证）
• 最尽力交付：尽力将数据包送达，但不保证顺序和完整
• 路由转发：根据目的 IP 地址和路由表进行转发

核心概念与设计目标

QUIC（Quick UDP Internet Connections） 是基于 UDP 的新一代传输层协议，由 Google 提出并贡献给 IETF 标准化（RFC 9000-9002）。它集成了 传输控制 + 加密 + 多路复用 + 连接迁移 等特性，旨在解决 TCP 在现代网络（尤其是移动网络和弱网环境）中的痛点。

设计目标

• 降低连接建立时延：通过 0-RTT/1-RTT 握手机制
• 消除队头阻塞：实现真正的多路复用
• 支持连接迁移：应对移动场景下的网络切换
• 内置安全加密：提供端到端安全保障
• 灵活的拥塞控制：支持快速迭代和定制化
• 用户态实现：便于快速部署和更新

核心概念

TCP（Transmission Control Protocol） 位于传输层，提供面向连接、可靠、有序、字节流的服务。通过序列号、确认号、重传、流量控制、拥塞控制等机制，确保数据在不可靠的 IP 网络上可靠传输。

关键特性：

• 面向连接：三次握手建立连接，四次挥手释放连接。
• 可靠传输：超时重传、快速重传、累计 ACK。
• 有序交付：序列号确保按序重组，乱序缓存重排。
• 流量控制：滑动窗口防止接收端被淹没（基于接收窗口 rwnd）。
• 拥塞控制：慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复（基于 cwnd）。

基本定义

TCP (Transmission Control Protocol) - 传输控制协议

• 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议
• 提供全双工通信
• 保证数据顺序和完整性
• 有流量控制和拥塞控制机制
• 适用于对数据可靠性要求高的场景

UDP (User Datagram Protocol) - 用户数据报协议

• 无连接的、不可靠的、基于数据报的传输层协议
• 简单快速，开销小
• 不保证数据送达、顺序或不重复
• 无流量控制和拥塞控制
• 适用于对实时性要求高、可容忍少量丢包的场景

核心问题

TCP是面向字节流的协议，它将数据看作一个连续的字节流，没有消息边界的概念。这会导致：

• 粘包问题：多个小包被合并成一个大包
• 拆包问题：一个大包被拆分成多个小包

因此，应用层需要自己定义协议来确定消息的边界。

TCP字节流特性

发送方:  [消息1][消息2][消息3]
         ↓
TCP层:   连续的字节流 (无边界)
         ↓
接收方:  可能收到 [消息1消息2][消息3]
        或者    [消息1][消息2消息3]
        或者    [消息1消][息2消息3]

基本概念对比

流量控制（Flow Control）

• 目的：防止发送方发送速度过快，导致接收方缓冲区溢出
• 对象：点对点（发送方 → 接收方）
• 机制：滑动窗口（接收方通告窗口大小）
• 关注点：接收方的处理能力
• 解决问题：接收方来不及处理

拥塞控制（Congestion Control）

核心概念

UDP（User Datagram Protocol） 是无连接、不可靠的传输层协议。它只提供最小化的服务：端口寻址、校验和，无序列号、确认、重传、流控、拥塞控制。适合实时性要求高、能容忍少量丢包的场景。

关键特性：

• 无连接：无握手建连，直接发送数据报。
• 不可靠：无重传、无顺序保证、无拥塞控制。
• 低开销：头部仅 8 字节（vs TCP 20-60 字节）。
• 支持多播/广播：一对多通信场景。
• 实时性好：无 TCP 的重传与队头阻塞延迟。