🌐 交互式 TCP / UDP 实验室

0. Socket 与五元组 基础知识

Socket（套接字）是应用层与传输层之间的"门牌"。通信前双方都要先调用 socket() 创建它。 一条网络连接由五元组唯一确定。点击按钮，随机"拨号"建立一条连接看看：

💡 客户端端口通常是系统随机分配的高位端口（49152~65535），服务器端口是固定的知名端口（如 80、443）。

1. TCP 三次握手 建立连接

TCP 是面向连接的协议：发数据前必须先"握手"确认双方都在线且收发能力正常。 点"下一步"逐包观察，注意两侧的状态变化和 SYN / ACK 序号。

💡 为什么是三次而不是两次？—— 只有第三次才能让服务器确认"客户端的接收能力正常"，同时防止已失效的历史连接请求突然送达造成错误连接。

2. TCP 数据传输与可靠交付 超时重传

连接建立后，输入消息并发送。TCP 会把数据拆成若干报文段，每段带序号 SEQ， 接收方必须回复 ACK 确认。打开丢包模拟：丢失的报文段会触发超时重传——这就是 TCP 可靠性的来源。

💡 发送方每发出一段就启动定时器；超时未收到 ACK 就重发。真实 TCP 还有滑动窗口、流量控制、拥塞控制，比这复杂得多。

3. TCP 四次挥手 断开连接

TCP 连接是全双工的，两个方向要分别关闭，因此需要四次挥手。 逐步观察 FIN 与 ACK 的交互，以及客户端最后的 TIME_WAIT 状态。

💡 主动关闭方要等待 2MSL（约 1~4 分钟）才真正 CLOSED：确保最后一个 ACK 若丢失，还来得及响应对方重传的 FIN。

4. UDP 通信 无连接

UDP 没有握手、没有确认、没有重传——sendto() 一调用，数据报就直接扔上网络，听天由命。 试试发送单条消息，再"连发 3 个"观察乱序到达；打开丢包模拟看数据报悄无声息地消失。

💡 听起来不可靠？但 UDP 开销小、延迟低——视频直播、语音通话、DNS 查询都在用它：偶尔丢一帧无所谓，卡住等重传才致命。

5. TCP vs UDP 对比总结 速查表

💡 没有绝对的优劣：要"一个都不能少"选 TCP，要"快比全重要"选 UDP。HTTP/3 的 QUIC 协议正是在 UDP 之上自己实现了可靠性。