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网络基础（TCP/IP协议、三次握手、端口概念）

1. 网络基础讲解

核心概念

TCP/IP协议族是互联网通信的基础，就像现实世界的邮政系统一样，负责数据的可靠传输。

TCP/IP四层模型（类比快递系统）：

TCP vs UDP 核心区别：

  1. TCP - 可靠传输，像打电话
    • 需要建立连接（三次握手）
    • 保证数据顺序和完整性
    • 自动重传丢失的数据
    • 适合：网页浏览、文件传输、邮件
  2. UDP - 不可靠传输，像发短信
    • 无需建立连接
    • 不保证数据到达顺序
    • 可能丢失数据包
    • 适合：视频流、游戏、DNS查询

三次握手详解

TCP连接建立过程 - 就像确认双方都能正常沟通： tcp-connect.png

为什么需要三次握手？

PS: TCP四次挥手

端口概念与应用

端口的作用 - 就像公司的分机号，员工号：

2. 应用场景

互联网后时代+人工智能时代，网络无处不在！

3. 编程实例

聊天室服务器架构：

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "sync"
)

type ChatRoom struct {
    clients map[net.Conn]string
    mutex   sync.RWMutex
}

func NewChatRoom() *ChatRoom {
    return &ChatRoom{
        clients: make(map[net.Conn]string),
    }
}

func (cr *ChatRoom) broadcast(sender net.Conn, message string) {
    cr.mutex.RLock()
    defer cr.mutex.RUnlock()
    
    for client := range cr.clients {
        if client != sender {
            client.Write([]byte(message))
        }
    }
}

func (cr *ChatRoom) handleConnection(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    
    // 获取用户名
    conn.Write([]byte("请输入你的用户名: "))
    buffer := make([]byte, 1024)
    n, _ := conn.Read(buffer)
    username := string(buffer[:n-1]) // 去掉换行符
    
    // 注册用户
    cr.mutex.Lock()
    cr.clients[conn] = username
    cr.mutex.Unlock()
    
    // 广播用户加入
    cr.broadcast(conn, fmt.Sprintf("系统: %s 加入了聊天室\n", username))
    
    for {
        n, err := conn.Read(buffer)
        if err != nil {
            break
        }
        
        message := string(buffer[:n])
        if message == "/quit\n" {
            break
        }
        
        // 广播消息
        fullMessage := fmt.Sprintf("%s: %s", username, message)
        cr.broadcast(conn, fullMessage)
    }
    
    // 用户退出
    cr.mutex.Lock()
    delete(cr.clients, conn)
    cr.mutex.Unlock()
    cr.broadcast(conn, fmt.Sprintf("系统: %s 离开了聊天室\n", username))
}

func main() {
    chatRoom := NewChatRoom()
    
    listener, err := net.Listen("tcp", ":8888")
    if err != nil {
        fmt.Println("启动服务器失败:", err)
        return
    }
    defer listener.Close()
    
    fmt.Println("聊天室服务器启动在 :8888 端口...")
    
    for {
        conn, err := listener.Accept()
        if err != nil {
            fmt.Println("接受连接失败:", err)
            continue
        }
        
        go chatRoom.handleConnection(conn)
    }
}

4. 课时总结