网络编程_tcp

网络编程

TCP

TCO介绍

• TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP） 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的 RFC793定义。
• TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。
• TCP通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的链接，才能发送数据，类似于生活中的“打电话”

TCP特点

1.面向连接

通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该链接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。

双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。

完成数据交换后，双方都必须断开此连接，以释放系统资源。

这种连接是一对一的，因此TCP不适用于广播的应用程序，基于广播的应用程序请使用UDP协议。

2.可靠传输

• TCP采用发送应答机制

• TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答响应才认为这个TCP报文段传输成功

• 超时重传

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发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段。

TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。

• 错误校验

TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

• 流量控制和阻塞管理

流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。

TCP与UDP的不同点

• 面向连接（确认有创建三次交握，连接已创建才做传输）
• 有序数据传输
• 重发丢失的数据包
• 舍弃重复的数据包
• 无差错的数据传输
• 阻塞 / 流量控制

UDP通信模型

• UDP通信模型中，在通信开始之前，不需要建立相关的链接，只需要发送数据即可，类似于生活中的“写信”

TCP通信模型

• TCP通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的链接，才能发送数据，类似于生活中的“打电话”

TCP客户端

TCP客户端，并不是像之前的一个段子：一个顾客去饭馆吃饭，这个顾客要点菜，就问服务员咱们饭店有客户端么，然后这个服务员非常客气的说道：先生，我们饭店不用客户端，我们直接送到您的餐桌上。

如果，不学习网络的知识，是不是说不定也会发生那样的笑话。哈哈哈…

所谓的服务器端：就是提供服务的一方；而客户端，就是需要被服务的一方。

TCP客户端构件流程

TCP的客户端要比服务器端简单很多，如果说服务器端是需要自己买手机、插手机卡、设置铃声、等待别人打电话的流程的话，那么客户端就只需要找一个电话亭，拿起电话拨打即可，流程要少很多。

示例代码

import socket


# 创建套接字
tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 目的信息
server_ip = input("请输入服务器IP：")
server_port = input("请输入服务器Port：")

# 链接服务器
tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))

# 提示用户输入数据
send_data= input("请输入要发送的信息：")

tcp_client_socket.send(send_data.encode("utf-8"))

# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
print("接收到的数据为：", recv_data.decode("gbk"))

# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()

import socket


def main():

    # 1.创建tcp的套接字
    tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 2.链接服务器
    # tcp_client_socket.connect("192.168.10.7", 12707)
    server_ip = input("请输入要链接的服务器IP：")
    server_port = int(input("请输入要链接的服务器Port："))
    server_addr = (server_ip, server_port)
    tcp_client_socket.connect(server_addr)

    # 3.发送/接收数据
    send_data = input("请输入要发送的数据：")
    tcp_client_socket.send(send_data.encode("utf-8"))

    # 4.关闭套接字
    tcp_client_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()

TCP服务器

生活中的电话机

• 如果想让别人能够打通咱们的电话获取相应的服务的话，需要做以下几件事情：
  • 买个手机
  • 插上手机卡
  • 设计手机为正常接听的状态（即能够响铃）
  • 静静的等着别人拨打

TCP服务器

• 如同上面的电话机过程一样，在程序中，如果想要完成一个TCP服务器的功能，需要的流程如下：
  • socket创建一个套接字
  • bind 绑定IP和Port
  • listen使套接字变为可以被动链接
  • accept等待客户的链接
  • recv/send接收发送数据

一个很简单的TCP服务器如下

import socket


def main():

    # 1.创建套接字 socket
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 2.绑定本地信息 bind
    tcp_server_socket.bind("", 12707)

    # 3.让默认的套接字由主动变为被动 listen
    tcp_server_socket.listen(128)

    # 4.等待客户的链接 accept
    new_client_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept()
    print(client_addr)

    # 接收客户端发送过来的请求
    recv_date = new_client_socket.recv(1024)
    print(recv_date)

    # #会送一部分数据给客户端
    new_client_socket.send("hello".encode("utf-8"))

    # 关闭套接字
    new_client_socket.close()
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()

循环为多个客户端服务

import socket


def main():

    # 1.创建套接字 socket
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 2.绑定本地信息 bind
    tcp_server_socket.bind("", 12707)

    # 3.让默认的套接字由主动变为被动 listen
    tcp_server_socket.listen(128)

    while True:

        print("等待一个新的客户端的到来")
        # 4.等待客户的链接 accept
        new_client_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept()
        print("一个新的客户端已经到来%s" % str(client_addr))

        # 接收客户端发送过来的请求
        recv_date = new_client_socket.recv(1024)
        print("客户端发送过来的请求是：%s" % recv_date.decode("utf-8"))

        # 回送一部分数据给客户端
        new_client_socket.send("hello".encode("utf-8"))

        # 关闭套接字
        # 关闭accept返回的套接字 意味着 不会再为这个客户端服务
        new_client_socket.close()
        print("已经服务完毕...")

    # 如果将 监听套接字 关闭了，那么会导致 不能再次等待新客户端的到来，即 xxxx.accept 就会失败
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()

循环为多个客户端服务并且多次服务一个客户端

import socket


def main():

    # 1.创建套接字 socket
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 2.绑定本地信息 bind
    tcp_server_socket.bind("", 12707)

    # 3.让默认的套接字由主动变为被动 listen
    tcp_server_socket.listen(128)

    while True:  # 这个 while True 为多个客户端服务

        print("等待一个新的客户端的到来")
        # 4.等待客户的链接 accept
        new_client_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept()
        print("一个新的客户端已经到来%s" % str(client_addr))

        while True:  # 这个 while True 为同一个客户端服务多次

            # 接收客户端发送过来的请求
            recv_date = new_client_socket.recv(1024)
            print("客户端发送过来的请求是：%s" % recv_date.decode("utf-8"))

            # 如果 recv 解堵塞，那么有2种方式：
            # 1.客户端发送过来数据
            # 2.客户端调用了close导致了 这里 recv 解阻塞
            if recv_date:
                # 回送一部分数据给客户端
                new_client_socket.send("hello".encode("utf-8"))
            else:
                break

        # 关闭套接字
        # 关闭accept返回的套接字 意味着 不会再为这个客户端服务
        new_client_socket.close()
        print("已经服务完毕...")

    # 如果将 监听套接字 关闭了，那么会导致 不能再次等待新客户端的到来，即 xxxx.accept 就会失败
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()