TCP 协议 - 网络世界的"靠谱快递员" 📦

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Nov 14, 2025
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nodejs-tcp
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Node.js
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嘿各位！今天咱们聊聊 TCP（传输控制协议），这个让网络通信变得靠谱的幕后英雄。
type
Post

TCP 是什么？先打个比方 📬

想象你要给朋友寄一本书，有两种快递可选：
普通快递（IP协议）：
  • 把书撕成100页，每页单独寄
  • 可能乱序到达（第50页先到，第1页后到）
  • 可能丢几页
  • 便宜但不靠谱 😅
靠谱快递（TCP协议）：
  • 保证每一页都到
  • 保证按顺序到（1、2、3...100）
  • 丢了会重发
  • 有点慢但放心
TCP 就是网络世界的"靠谱快递员"！

TCP 的核心特性：为啥它这么靠谱？🛡️

1. 面向连接（Connection-Oriented）

TCP 不是"扔了就走"，而是建立连接、维护连接、关闭连接。
就像打电话：先拨号接通，然后聊天，最后说拜拜挂断 ☎️
而底层的 IP 协议是面向数据报的，每个数据包独立传输，互不相关。
IP 更像发短信：一条一条发，不管对方收没收到，也不管顺序

2. 保证顺序传递

你发送："我爱Node.js"
TCP 保证对方收到的也是："我爱Node.js"
而不是："js我爱Node." 😱
怎么做到的？
每个 IP 数据包都包含：
  • 连接标识符
  • 数据流顺序信息
假设一条消息分成 4 部分，服务器收到第 1 和第 4 部分后，会等待第 2 和第 3 部分。
就像拼图，缺了中间几块，会等齐了再拼完整 🧩

3. 面向字节（Byte-Oriented）

TCP 完全不关心你发的是什么字符、什么编码。
  • ASCII：每个字符 1 字节
  • Unicode：每个字符 4 字节
都可以！TCP 只管传字节流。
就像快递员不管你箱子里装的是书还是衣服，只管送 📦
这种灵活性让 TCP 适用性极强。

4. 可靠性（Reliability）

TCP 基于确认和超时机制：
  1. 发送数据
  1. 等待确认消息（ACK）
  1. 如果超时未收到 → 重发
就像你发完微信，看到对方"已读"才放心。没"已读"？再发一遍！ ✅

5. 流控制（Flow Control）

两台电脑速度差异很大怎么办？
TCP 会确保快的不会压垮慢的。
就像你倒水，杯子快满了就慢点倒，不会一股脑全倒进去溅出来 🚰

6. 拥塞控制（Congestion Control）

TCP 会控制传输速率，避免网络拥堵。
就像高速公路堵车时，大家都开慢点，避免更堵 🚗

Telnet：测试 TCP 的神器 🔧

Telnet 是个早期网络协议，现在主要用来测试 TCP 连接。
虽然因为安全问题已经被 SSH 取代，但绝大部分操作系统都内置了 telnet 客户端。

有趣的特性

Telnet 发现服务器不是 Telnet 协议时，不会报错或断开，而是自动降级到纯 TCP 模式。
这让我们可以用它测试任何 TCP 服务！

实验：用 Telnet 访问 HTTP 服务器

先写个简单的 HTTP 服务器：
运行：node web-server.js
然后用 Telnet 连接：
连接成功！但没看到 "Hello World"，为什么？
因为还没发 HTTP 请求！在终端输入：
Boom！ 服务器响应出现了：

我们做了什么？

  1. ✅ 建立 TCP 连接
  1. ✅ 创建 HTTP 请求
  1. ✅ 接收 HTTP 响应
  1. ✅ 验证了 TCP 特性（数据按序到达）

实战项目：基于 TCP 的聊天程序 💬

理论讲够了，咱们撸代码！

项目需求

做个简单的聊天服务器：
  • 连接后显示欢迎语和当前在线人数
  • 输入用户名
  • 可以向其他用户发送消息

为什么按回车键？

Telnet 会立即发送你输入的每个字符。按回车是为了发送 \\n 字符，作为消息分隔符。
就像发微信，按发送键才真正发出去 📱

第一步：创建项目

第二步：理解 net.Server API

运行：node index.js
用 Telnet 连接：telnet 127.0.0.1 3000
成功！控制台显示 "new connection!"

核心概念

  • createServer 的回调会在每次新连接时执行
  • 回调接收一个 Stream 对象（既可读又可写）
  • listen 是异步的，可以传回调函数
http.Server 其实继承自 net.Server，现在理解"HTTP 建立在 TCP 之上"了吧？ 🏗️

第三步：接收连接并发送欢迎语

添加计数器：
重启服务器，用 Telnet 连接，看到欢迎语了！
第二个客户端连接时，计数器显示 1！

第四步：处理断开连接

为什么用 close 而不是 end？
  • end：客户端正常关闭连接时触发
  • close：任何情况下连接关闭都触发（包括错误）
更稳妥的选择！ 🛡️

第五步：监听 data 事件

在客户端输入 "hi"，服务器控制台输出：
收到的是 Buffer！因为 TCP 是面向字节的。

设置编码

不想每次都转换？设置编码：
现在输出的就是字符串了！

第六步：状态管理和用户验证

引入 users 对象追踪所有连接：
每个连接保存昵称：
现在新用户加入时，所有人都能看到通知！

第七步：发送聊天消息

两个客户端可以聊天了！🎉

第八步：圆满完成

抽象广播函数：
简化代码：
完成！ 一个功能完整的聊天服务器 ✨

进阶：IRC 客户端 🤖

前面写了服务器，现在写个客户端。
IRC（Internet Relay Chat）是基于 TCP 的聊天协议。

理解 net.connect API

连接到服务器：

实现部分 IRC 协议

连接到 irc.freenode.net 的 #node.js 频道：
注意：IRC 命令以 \\r\\n 结尾（就像 HTTP 头一样）。
运行后，你的 IRC 客户端就连上真实的 IRC 服务器了！

作为练习

你可以尝试：
  1. 解析接收到的 data，提取聊天消息
  1. 实现一个 IRC 机器人，自动回复命令
  1. 当有人说 "date" 时，回复当前时间

小结 📝

这一章我们：
✅ 理解了 TCP 的核心特性（连接、顺序、可靠性）
✅ 用 Telnet 测试了 TCP 服务
✅ 用 Node.js 写了一个聊天服务器
✅ 实现了一个 IRC 客户端

关键知识点

TCP 特性：
  • 面向连接（建立、维护、关闭）
  • 保证顺序（数据按序到达）
  • 面向字节（不关心编码）
  • 可靠性（确认 + 重传）
  • 流控制（快的等慢的）
  • 拥塞控制（避免网络堵塞）
Node.js API：
  • net.createServer()：创建 TCP 服务器
  • net.connect()：创建 TCP 客户端
  • conn.setEncoding()：设置编码
  • conn.write()：发送数据
  • 事件：connect、data、close、error

重要概念

共享状态的并发：多个连接修改同一个变量（count、users）
Stream：既可读又可写的对象
分隔符：\\r\\n 用于区分消息边界

下一步 🚀

现在你对 TCP 中的数据传递、数据块构建已经很清楚了，下一章我们会学习 HTTP——TCP 上层的协议。
到时候你会发现，理解了底层的 TCP，学习 HTTP 会轻松很多！
就像你学会了骑自行车，学摩托车就容易了 🏍️
好了，今天的分享就到这里！现在你已经掌握了网络编程的基础，可以构建各种实时通信应用了 💪
记住：HTTP、WebSocket、数据库连接...很多东西都基于 TCP。掌握了 TCP，你就掌握了网络编程的根基！
有问题欢迎留言，咱们下次见！📡✨

彩蛋：常见问题 🤔

Q: TCP 和 UDP 有什么区别？
A: TCP 是"靠谱快递"（保证送达、保证顺序），UDP 是"扔了就走"（快但不保证）。游戏、视频通话常用 UDP，网页、文件传输用 TCP。
Q: 为什么 HTTP 基于 TCP？
A: 因为网页需要完整传输。少一个字节，页面可能就坏了。TCP 的可靠性正好符合需求。
Q: close 和 end 有什么区别？
A: end 是正常关闭，close 包括所有关闭情况（正常+异常）。生产环境推荐用 close。
Q: 为什么要 setEncoding？
A: 因为 TCP 传输的是字节流（Buffer），设置编码后自动转成字符串，省得每次手动转换。
继续加油！🔥

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