TCP通信详解

Posted 2021-02-10 python58

一、TCP简介

　　1.TCP介绍

　　　　a>TCP协议：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、基于字节流的通信协议

　　　　1.面向连接：先连接，再通信，好比打电话模型

　　　　2.可靠的，相对于UDP，TCP传输更可靠，TCP通过一序列的机制（面向连接机制、发送应答机制）来保障传输的可靠性

　　　　3.基于字节流的，UDP创建UDP socket——DGRAM：基于数据报通信方式，每一次发送的数据都是一个独立的整体，包含目标主机的ip地址、端口号及发送数据的内容

　　　　b>TCP通信的三个步骤

　　　　基于面向连接的：1.与服务端建立连接

　　　　　　　　　　　　2.收发数据

　　　　　　　　　　　　3.关闭连接

　　2.TCP特点

　　　　a>面向连接

　　　　1.先建立连接，再进行通信

　　　　2.TCP连接是一对一的，而UDP可以一对一或一对多，UDP适合做广播程序

　　　　a>可靠传输：通过一序列机制来保障TCP传输数据比UDP更可靠

　　　　1.传送应答机制

　　　　2.超时重传机制

　　　　3.错误校验

　　　　4.流量控制/阻塞管理

　　3.TCP与UDP的不同点

　　　　1.面向连接

　　　　2.有序数据传输

　　　　3.重发丢失的数据包

　　　　4.丢弃重复的数据包

　　　　5.无差错的数据传输

　　　　6.阻塞/流量控制

　　4.TCP与UDP的应用场景

　　　　1.TCP的应用场景：适合通信质量要求较高的场景，http传输、文件传输、smtp等等，目前大部分的传输都是基于TCP协议传输

　　　　2.UDP的应用场景：相对于TCP传输，UDP传输速度更快，实时性更好，耗资源更少，但稳定性、可靠性比TCP差，适合对网络通讯质量要求不高，速度要求尽量快，更实时，比如QQ语音，QQ视频

　　5.UDP与TCP的通信模型

　　　　a>UDP通信模型

　　　　　　面向无连接，好比写信模型，没有严格的服务端与客户端之分

　　　　b>TCP通信模型

　　　　　　面向连接的，好比打电话模型，有严格的服务端与客户端之分

二、TCP网络程序-客户端（重点）

　　1、TCP客户端实现流程

　　　　1、创建一个TCP的socket对象

　　　　2、与TCP服务端建立连接

　　　　3、使用TCP socket 收发数据

　　　　4、关闭连接

　　参考代码如下：

　　　　　　　　　　

                                    

三、TCP网络程序-服务端（重点）

　　1.TCP服务端创建流程：

　　　　1、创建服务端的server_socket，用于监听客户端的请求

　　　　2、绑定端口

　　　　3、server_socket开启监听，有主动连接改变为被动连接模式

　　　　4、假如有客户端的请求，则立即接收，且创建一个与客户端对接的socket，与客户端进行通信

　　　　5、使用新创建的socket与客户端通信

　　　　6、关闭与客户端通信的socket，当该socket被关闭，则不再与当前客户端通信

　　　　7、关闭用于监听客户端发送请求的socket，当该socket关闭，则不再接收新的客户端请求

　　参考代码如下：

　　　　　　　　　

　　　　　　　　   

 

 　　2、同时为多个客户端提供服务：

　　　　　　　　参考代码如下：

                              

                              

　　4、为同一个客户端提供多次服务

　　　　参考代码如下：

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　　　　　

 

四、TCP注意点：

　　

tcp服务端一般情况下都需要绑定，否则客户端找不到这个服务端
tcp客户端一般不绑定，因为是主动连接服务端，所以只要确定好服务端的ip、port等信息就好，本地客户端可以随机
tcp服务端中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的，这是做tcp服务端时必须要做的
当客户端需要连接服务端时，就需要使用connect进行连接，udp是不需要连接的而是直接发送，但是tcp必须先连接，只有连接成功才能通信
当一个tcp客户端连接服务端时，服务端会有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连接请求的，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连接服务端，但是之前已经连接成功的客户端正常通信。
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，服务端会recv解堵塞，并且返回的长度为0，因此服务端可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线

五、三次握手、四次挥手(了解)

a> 三次握手
第一次握手： 客户端A向服务端B发送连接请求(客户端-->服务端方向)
第二次握手： 服务端B向客户端A发送确认连接，同时向客户端A发送连接请求(服务端-->客户端方向)
第三次握手: 客户端A收到服务端的确认信息，正确无误后，再向客户端发送确认连接信息(客户端-->服务端方向)

b> 四次挥手

六、 服务器如何复用同一个端口而不会提示端口被占用
"""
socket.setsockopt(level,option,value) :配置socket
level：等级，对哪个等级操作(ip,tcp,udp,socket等级)
option：设置哪个选项
socket.SO_REUSEADDR: 复用地址
value： True：表示复用，False，表示不复用
"""
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
# 提示：socket.setsockopt()方法要在 socket.bind()之前设置

　　　

 七、案列：文件下载器

　　a>客户端实现：

　　　　“”“文件下载器客户端实现流程

　　　　　　　1、创建一个TCP socket

　　　　　　　2、连接服务端

　　　　　　　3、获取用户输入的文件名

　　　　　　    4、把要下载的文件名发给服务端

　　　　　　    5、等待接收服务端回传的文件内容

　　　　　　　 6、假如内容不为空，则写入到文件中

　　　　　　　 7、关闭TCP socket

　　　　”“”

　　　　参考代码如下：

　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　

　　b>服务端实现

　　　　

""" 文件下载服务端实现流程
1. 创建服务端的socket，用来做监听的
2. 绑定端口
3. 开启监听 listen
4. 循环接收客户端的下载请求
5. 获取客户端发送过来的要下载的文件名
6. 通过函数取得要下载的文件的内容
7. 把内容回传给客户端
8. 关闭与客户端对接的socket
9. 关闭服务端server_socket,不再接收新的下载文件的请求
"""

参考代码如下：