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TCP简介
TCP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RFC 793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,“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,双方都必须为该连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
1)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才认为这个TCP报文段传输成功
2)超时重传
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。
3)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。
4) 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
TCP | UDP | |
---|---|---|
1 | TCP的传输是可靠传输。 | UDP的传输是不可靠传输。 |
2 | TCP是基于连接的协议,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。 | UDP是和TCP相对应的协议,它是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接把数据包发送出去 |
3 | TCP是一种可靠的通信服务,负载相对而言比较大,TCP采用套接字(socket)或者端口(port)来建立通信。 | UDP是一种不可靠的网络服务,负载比较小。 |
4 | TCP和UDP结构不同,TCP包括序号、确认信号、数据偏移、控制标志(通常说的URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN)、窗口、校验和、紧急指针、选项等信息。 | UDP包含长度和校验和信息。 |
5 | TCP提供超时重发,丢弃重复数据,检验数据,流量控制等功能,保证数据能从一端传到另一端。 | UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。 |
6 | TCP在发送数据包前在通信双方有一个三次握手机制,确保双方准备好,在传输数据包期间,TCP会根据链路中数据流量的大小来调节传送的速率,传输时如果发现有丢包,会有严格的重传机制,故而传输速度很慢。 | UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快。 |
7 | TCP支持全双工和并发的TCP连接,提供确认、重传与拥塞控制。 | UDP适用于哪些系统对性能的要求高于数据完整性的要求,需要“简短快捷”的数据交换、需要多播和广播的应用环境。 |
tcp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,“写信"”
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,“打电话”"
TCP网络程序
tcp客户端和服务端
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客户端构建流程
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、查手机卡、设置铃声、等待别人打电话流程的话,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
客户端一般不绑定端口
from socket import *
# 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 目的信息
server_ip = input("请输入服务器ip:")
server_port = int(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("请输入要发送的数据:")
tcp_client_socket.send(send_data.encode("gbk"))
# 接收对方发送过来的数据,最大接收1024个字节
recvData = tcp_client_socket.recv(1024)
print('接收到的数据为:', recvData.decode('gbk'))
# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()
请输入服务器ip:10.10.0.47
请输入服务器port:8080
请输入要发送的数据:你好啊
接收到的数据为: 我很好,你呢
网络调试助手:https://www.cr173.com/soft/746079.html
TCP服务器
tcp服务器的构建流程
如果想要完成一个tcp服务器的功能(联通买座机接听电话为例子),需要的流程如下:
- socket创建一个监听套接字 (联通买座机)
- bind绑定ip和port (插电话卡)
- listen使套接字变为可以被动链接 (接电话服务要开通)套接字默认是连接别人,需要化主动为被动
- accept等待客户端的链接 (等待别人给你打电话)
返回新的通信套接字,和地址 (主机把这个连接转移给一个客服,然后给出来电显示) - recv/send接收发送数据 (接通电话,进行交流)
from socket import *
# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 本地信息
address = ('', 7788)
# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)
# 使用socket创建的套接字默认的属性是主动的,使用listen将其变为被动的,这样就可以接收别人的链接了
listen里的数字表征同一时刻能连接客户端的程度.
tcp_server_socket.listen(128)
# 如果有新的客户端来链接服务器,那么就产生一个新的套接字专门为这个客户端服务
# client_socket用来为这个客户端服务
# tcp_server_socket就可以省下来专门等待其他新客户端的链接
# clientAddr 是元组(ip,端口)
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
# 接收对方发送过来的数据,和udp不同返回的只有数据
recv_data = client_socket.recv(1024) # 接收1024个字节
print('接收到的数据为:', recv_data.decode('gbk'))
# 发送一些数据到客户端
client_socket.send("thank you !".encode('gbk')) #
# 关闭为这个客户端服务的套接字,只要关闭了,就意味着为不能再为这个客户端服务了,如果还需要服务,只能再次重新连接
client_socket.close()
tcp注意点
- tcp服务器一般情况下都需要绑定,否则客户端找不到这个服务器
- tcp客户端一般不绑定,因为是主动链接服务器,所以只要确定好服务器的ip、port等信息就好,本地客户端可以随机
- tcp服务器中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的,这是做tcp服务器时必须要做的
- 当客户端需要链接服务器时,就需要使用connect进行链接,udp是不需要链接的而是直接发送,但是tcp必须先链接,只有链接成功才能通信
- 当一个tcp客户端连接服务器时,服务器端会有1个新的套接字,这个套接字用来标记这个客户端,单独为这个客户端服务
- listen后的套接字是被动套接字,用来接收新的客户端的链接请求的,而accept返回的新套接字是标记这个新客户端的
- 关闭listen后的套接字意味着被动套接字关闭了,会导致新的客户端不能够链接服务器,但是之前已经链接成功的客户端正常通信,因为accept返回了新的套接字。
- 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕
- 当客户端的套接字调用close后,服务器端会recv解堵塞,并且返回的长度为0,就是recv()返回为空, sendto不能发送空消息,因此服务器可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线
文件下载器
服务器
from socket import *
import sys
def get_file_content(file_name):
"""获取文件的内容"""
try:
with open(file_name, "rb") as f:
content = f.read()
return content
except:
print("没有下载的文件:%s" % file_name)
def main():
if len(sys.argv) != 2:
print("请按照如下方式运行:python3 xxx.py 7890")
return
else:
# 运行方式为python3 xxx.py 7890
port = int(sys.argv[1])
# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 本地信息
address = ('', port)
# 绑定本地信息
tcp_server_socket.bind(address)
# 将主动套接字变为被动套接字
tcp_server_socket.listen(128)
while True:
# 等待客户端的链接,即为这个客户端发送文件
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024) # 接收1024个字节
file_name = recv_data.decode("utf-8")
print("对方请求下载的文件名为:%s" % file_name)
file_content = get_file_content(file_name)
# 发送文件的数据给客户端
# 因为获取打开文件时是以rb方式打开,所以file_content中的数据已经是二进制的格式,因此不需要encode编码
if file_content:
client_socket.send(file_content)
# 关闭这个套接字
client_socket.close()
# 关闭监听套接字
tcp_server_socket.close()
if __name__ == "__main__":
main()
客户端
from socket import *
def main():
# 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 目的信息
server_ip = input("请输入服务器ip:")
server_port = int(input("请输入服务器port:"))
# 链接服务器
tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))
# 输入需要下载的文件名
file_name = input("请输入要下载的文件名:")
# 发送文件下载请求
tcp_client_socket.send(file_name.encode("utf-8"))
# 接收对方发送过来的数据,最大接收1024个字节(1K)
recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
# print('接收到的数据为:', recv_data.decode('utf-8'))
# 如果接收到数据再创建文件,否则不创建
if recv_data:
with open("[接收]"+file_name, "wb") as f:
f.write(recv_data)
# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()
if __name__ == "__main__":
main()