TCP/IP：網路通訊的基礎
網際網路上所有的資料傳輸，幾乎都建立在 TCP/IP 這套協定組合上。
TCP/IP 不是單一協定，而是兩個協定的組合：
- IP (Internet Protocol)：負責定址和路由，決定封包要送到哪裡
- TCP (Transmission Control Protocol)：負責可靠傳輸，確保資料完整且有序地到達
IP：網路層
IP 協定定義了網際網路上每台裝置的位址，以及資料封包如何從來源送到目的地。
IP 位址
每台連上網路的裝置都有一個 IP 位址，作為網路上的唯一識別。
IPv4：四組 0–255 的數字，以點分隔：
192.168.1.1
203.0.113.42IPv4 最多能表示約 43 億個位址，隨著裝置數量增加，位址已經不夠用。
IPv6：128 位元的十六進位格式，提供幾乎無限的位址空間：
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334封包與路由
IP 不直接傳送整份資料，而是將資料切割成小的封包 (Packet) 分別傳送。每個封包包含：
- 來源 IP 位址
- 目的地 IP 位址
- 資料內容 (Payload)
封包在網路上獨立路由，可能走不同的路徑，也可能不按順序到達。IP 本身不保證封包一定到達，也不保證順序，這些由上層的 TCP 負責處理。
TCP：傳輸層
TCP 建立在 IP 之上，提供可靠的、有序的、有錯誤檢測的資料傳輸。
Three-Way Handshake
在傳送任何資料之前，TCP 需要先建立連線，透過 Three-Way Handshake (三向握手)：
- SYN (Synchronize)：客戶端發起連線請求
- SYN-ACK：伺服器確認並回應
- ACK (Acknowledge)：客戶端確認，連線建立
可靠傳輸機制
TCP 透過幾個機制確保資料可靠到達：
序列號 (Sequence Number)
每個封包都有序列號，接收方可以用序列號將封包重新排序，確保資料按正確順序組合。
確認應答 (ACK)
接收方每收到封包就發送 ACK 確認。如果發送方在一定時間內沒收到 ACK，就會重新發送封包。
錯誤偵測 (Checksum)
每個 TCP 封包包含校驗碼，接收方用來驗證資料在傳輸過程中是否損壞。
關閉連線：Four-Way Handshake
TCP 連線的關閉需要四步驟：
TCP vs UDP
TCP 的可靠性是有代價的，每次傳輸都需要建立連線和等待 ACK，會有一定的延遲。
UDP (User Datagram Protocol) 是另一個傳輸層協定，沒有 TCP 的可靠機制，但因此速度更快、延遲更低。
| TCP | UDP | |
|---|---|---|
| 連線方式 | 需要握手建立連線 | 無連線，直接傳送 |
| 可靠性 | 保證送達、有序 | 不保證送達、不保證順序 |
| 速度 | 較慢 | 較快 |
| 適合場景 | HTTP、Email、檔案傳輸 | 影音串流、線上遊戲、DNS |
雖然 UDP 不可靠，但在某些場景中速度比可靠性更重要。例如視訊通話，偶爾掉一個封包 (畫面短暫糊掉) 比等待重傳 (畫面卡住) 更可接受。
TCP/IP 四層模型
TCP/IP 協定組通常以四層模型描述，每一層有不同的職責：
資料從應用層往下傳，每一層加上自己的標頭 (Header)，送出後再由對方的各層依序解開：
這個過程稱為封裝 (Encapsulation) 與解封裝 (Decapsulation)。
總結
- IP 負責定址和路由，把封包送到正確的目的地
- TCP 負責可靠傳輸，透過握手、序列號、ACK 確保資料完整有序地到達
- Three-Way Handshake 是 TCP 建立連線的過程：SYN → SYN-ACK → ACK
- UDP 是 TCP 的替代，犧牲可靠性換取更低延遲
- TCP/IP 四層模型描述了網路通訊中各層的職責分工