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一、IP地址概述

IP地址（Internet Protocol Address）是计算机网络中每台设备的唯一标识，用于在网络中定位并相互通信。根据版本不同，IP地址分为IPv4和IPv6两种：

IPv4地址：由32位二进制组成，通常以“点分十进制”表示，如192.168.1.1。IPv4最多提供约43亿个地址，因地址资源有限，已接近枯竭。
IPv6地址：采用128位二进制格式，以冒号分隔8组十六进制数表示，如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。IPv6拥有极其庞大的地址空间，能够满足未来互联网扩展的需要。

IP地址类型：

IP地址的分配方式：

端口是网络通信的虚拟通道，用于识别同一设备上不同的应用程序。每个端口号范围为0到65535。

端口分类：

知名端口（0-1023）：由全球组织分配，常见协议的默认端口。例如：
- HTTP协议：80端口
- HTTPS协议：443端口
- FTP协议：21端口
注册端口（1024-49151）：用于特定应用程序，如数据库或软件服务端口。
动态或私有端口（49152-65535）：用于临时连接，由操作系统分配。

端口的重要性：网络中的设备可以共享IP地址，但不能共享端口，因为端口负责区分设备上的不同服务。客户端与服务器的通信往往基于特定端口号进行，确保通信数据的正确接收和发送。

网络协议是指计算机通信时所遵循的规则和标准，保证数据传输的准确性。协议层次丰富，涵盖数据链路层、网络层、传输层、应用层等。常见的传输层协议包括：

TCP协议（Transmission Control Protocol）
- 特点：面向连接，保证数据的可靠传输。传输过程中，TCP采用数据分段、重传、流量控制等手段，确保数据按顺序无差错到达。
- 应用场景：需要高可靠性的场景，如网页浏览、邮件传输、文件下载等。
UDP协议（User Datagram Protocol）
- 特点：无连接，数据传输速度快，但不保证数据的完整性，适用于对丢包不敏感的场景。
- 应用场景：实时性要求较高的应用，如视频会议、语音通信、在线游戏等。
HTTP/HTTPS协议（Hypertext Transfer Protocol）
- HTTP：超文本传输协议，主要用于网页数据传输，无加密，使用80端口。
- HTTPS：超文本传输安全协议，使用SSL/TLS加密数据，确保数据的安全性，默认使用443端口。
FTP协议（File Transfer Protocol）
- 用于文件传输的协议，允许用户在服务器和客户端之间上传、下载文件。FTP默认使用21端口，并有数据和控制两个通道。

Socket编程
- Socket是网络通信的端点，通过它可以实现设备之间的数据传输。Java中基于Socket的编程支持TCP和UDP两种协议，适合实现各种通信功能。一个Socket由IP地址和端口号组成。
多线程与并发
- 在网络编程中，服务器通常需要同时处理多个客户端的请求，因此多线程处理在网络编程中至关重要。多线程的使用可以提高服务器响应的并发能力，增强应用的用户体验和性能。
阻塞与非阻塞I/O
- 阻塞I/O：执行I/O操作时，会阻塞当前线程，直到操作完成。通常适用于简单的客户端-服务器通信。
- 非阻塞I/O：I/O操作不阻塞线程，允许同时处理多个连接。适用于高并发场景，提高系统的处理能力。
网络安全
- 数据传输中的安全性是网络编程的关键问题。通过HTTPS协议的加密方式、加密算法的选择和防火墙的使用，确保网络数据的安全性，避免敏感信息泄漏。

防火墙与端口控制
- 防火墙是网络安全的关键工具，通过控制进出网络的流量，保护网络资源免受外部威胁。防火墙常通过阻止非必要端口的访问来减少网络风险。
NAT（网络地址转换）
- NAT技术允许在局域网内使用私有IP地址，并在访问互联网时将私有IP转换为公有IP。NAT提升了IPv4地址的使用效率，并且在一定程度上提高了网络的安全性。
负载均衡
- 负载均衡分配流量至多个服务器，防止单台服务器过载，提高网络服务的可用性和响应速度。负载均衡设备会根据IP地址、端口或其他信息分配请求，实现网络流量的优化。
网络调试工具
- Ping：用于测试网络连接的连通性和响应时间。
- Traceroute：用于检测数据包的路由路径，帮助分析网络延迟或故障节点。
- Netstat：用于查看当前的网络连接状态，显示设备的所有网络活动及监听的端口情况。
- Wireshark：一种数据包分析工具，用于捕获并分析网络通信中的详细信息，是调试和监测网络流量的强大工具。