网络-tcp

Posted 2020-11-04 庆长

1.TCP：面向连接可靠的传输协议，全拼：Transmission Control Protocol

 

2.UDP：用户数据报协议 全拼：User Datagram protocol 不是面向连接的

创建socket就可以直接发送数据，不能保证数据的可靠性，但是速度快

 

3.TCP的特点：

3.1面向连接，间接验证对方地址的有效性

3.2可靠性

3.2.1 应答机制，对方收到数据底层会有回复

3.2.2 超时重传，隔一段时间会给对方重新发送数据，如果对方一直没有回复那么会认为对

方掉线了。

3.2.3错误校验， 发送方发送的数据包和接收方接收的数据包序号不一致，tcp会自动对数据

包进行排序，如果数据包重复则会删除重复的数据包。

3.2.4流量控制，如果对方的网卡缓冲区达到一定上限，发送方就不能再发送数据，等待数据

开始接收完成以后再给其发送数据，保证电脑不被卡死

 

4.TCP和UDP的不同点：

4.1 tcp是面向连接的， udp不是

4.2 tcp能保证数据的有序和准确性 udp不能保证

4.3 tcp有超时重传 udp没有

4.4 tcp有错误校验机制 udp没有

4.5 tcp舍弃重复数据包的机制 udp没有

4.6 tcp流量控制 udp没有

4.7 tcp适合做文件上传和下载

4.8 udp适合做广播

4.9 udp输出速度比tcp要快，资源开销比tcp少

 

tcp注意点

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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。
8. 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕
9. 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，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

 

TCP建立连接时的底层原理：

标志位

SYN: 表示连接请求 ACK: 表示确认 FIN: 表示关闭连接

序号

seq:表示报文序号 ack: 表示确认序号

 

三次握手： Clien（客户端） Server（服务端）

（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack (number )=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功， Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

 

四次挥手： Clien（客户端） Server（服务端）

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送。

（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1。

（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送。

（4）第四次挥手：Client收到FIN后，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1。

 

TCP短连接、长连接

    短连接的操作步骤是：

建立连接——数据传输——关闭连接...建立连接——数据传输——关闭连接

    长连接的操作步骤是：

建立连接——数据传输...（保持连接）...数据传输——关闭连接

TCP长/短连接的优点和缺点

• 长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作，减少浪费，节约时间。
  对于频繁请求资源的客户来说，较适用长连接。
• client与server之间的连接如果一直不关闭的话，会存在一个问题，
  随着客户端连接越来越多，server早晚有扛不住的时候，这时候server端需要采取一些策略，
  如关闭一些长时间没有读写事件发生的连接，这样可以避免一些恶意连接导致server端服务受损；
  如果条件再允许就可以以客户分分分发端机器为颗粒度，限制每个客户端的最大长连接数，
  这样可以完全避免某个蛋疼的客户端连累后端服务。
• 短连接对于服务器来说管理较为简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段。
• 但如果客户请求频繁，将在TCP的建立和关闭操作上浪费时间和带宽。

 

 

 

导入模块名：import socket

创建tcp-socket：socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

（套接字）变量名.connect：建立连接和服务端

（套接字）变量名.bind()：绑定端口号

（套接字）变量名.listen()：设置监听，最大等待连接数

（套接字）变量名.send()：发送数据

（套接字）变量名.recv()：阻塞程序，接收数据，等待接收到数据以后才能继续往下执行

（套接字）变量名.close()：关闭套接字

（套接字）变量名.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True) ：程序退出后端口号释放

 

 .encode()：编码，字符串转化为二进制数据

 .decode()：编码，二进制数据转化为字符串