网络传输--TCP

TCP网络编程

一、TCP简介

二、TCP网络程序--客户端

三、TCP网络程序--服务端

一、TCP简介TCP

1.TCP的简介

　　TCP通信需要通过创建链接, 数据传送, 终止链接3个步骤

2.TCP的特点

　　面向连接: 建立间接, 通信, 关闭连接. 这种连接方式是一对一的, 所以不支持广播模式

　　可靠传输

　　　　应答机制: TCP发送的报文段必须都得到接受方的应答,才可以进行下步传输

　　　　超时重传: TCP发送报文段的时候, 会启动定时器, 在规定时间内没有回应, 就进行重发

　　　　错误校验: 由发送端计算,然后由接收端验证, 在此过程中出现差误的话, 则会直接丢弃这个包

　　　　流量控制和阻碍管理: 根据实际情况来进行调整发送速度

　　优缺点:

　　　　优点: 可靠, 稳定传输数据

　　　　缺点: 传输速度慢, 占用系统资源高, 不可以进行广播传输

　　TCP和UDP的区别:

TCP 面向连接; UDP 是不面向连接;

TCP 提供可靠的数据传输，也就是说，通过 TCP 连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达; UDP 不保证可靠的数据传输，容易出现丢包情况;

TCP 需要连接传输速度慢，UDP 不需要连接传输速度快

TCP 不支持发广播; UDP 支持发广播

TCP 对系统资源要求较多，UDP 对系统资源要求较少。

TCP 适合发送大量数据，UDP 适合发送少量数据

TCP 有流量控制，UDP 没有流量控制

二、TCP网络程序--客户端

***注意***

在使用windows的网络调试助手的过程中, 此软件传出的字节是GBK的编码, 但接收的过程中是Unicode的编码形式

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Author:Mr.yang
import socket
 
# 1.买个电话 -- 创建TCP套接字   参数是 地址协议版本 套接字类型
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 
# 2.拨号 创建和服务器的链接
tcp_socket.connect(('192.168.33.68', 8080))
 
# 3.发送数据
choose = input(">>>:")
tcp_socket.send(choose.encode())
 
# 4.接受数据 阻塞等待数据 recv返回值一般情况下 就是对方发送的数据; 如果对方断开了链接 返回值就是 ''
recv_data = tcp_socket.recv(1024)
if not recv_data:
    print("对方断开链接")
else:
    print(recv_data.decode('gbk'))
 
# 5.关闭套接字
tcp_socket.close()

客户端

三、TCP网络程序--服务端

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Author:Mr.yang
import socket
 
# 1.总机 - 创建TCP套接字<服务器套接字 监听套接字>
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 
# 2.固定号码 - 固定端口
server_socket.bind(('', 8888))
 
# 3.安装客户服务系统 - 主动 -> 被动监听模式
server_socket.listen(128)
 
while True:
    # 4.从等待服务区取出一个客户端用以服务 转接到分机 - 接受链接
    # (<socket.socket 和客户端关联起来的套接字对象), raddr=('172.17.99.129', 53614)>, ('172.17.99.129', 53614))
    client_socket, client_addr = server_socket.accept()
    print("接受来自%s的数据请求" % str(client_socket))
 
    while True:
        # 5.使用分机进行深入的交流 - echo 回射服务器
        recv_data = client_socket.recv(1024)
        print("接受数据:%s" % recv_data.decode('gbk'))
        client_socket.send(recv_data.decode('gbk').encode())
        if not  recv_data:
            print("客户端下线了")
            break
 
    # 6.分机挂机
    client_socket.close()
 
# 7.主机挂机
server_socket.close()

服务端

四、TCP知识总结

1.TCP 服务器一般情况下都需要绑定端口号，否则客户端找不到这个服务器
2.TCP 客户端一般不绑定端口号，使用随机生成的端口号即可
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 TCP 客户端和服务端建立好连接才可以收发数据，UDP 是不需要建立连接，直接就可以发送数据
5.当一个 TCP 客户端和服务端连接成功后，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

五、文件下载案例

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Author:Mr.yang
import socket
 
# 1.建立和服务器的连接
# 1.1 用户输入IP地址和端口
IP = input("服务器IP:")
port = int(input("服务器端口:"))
 
# 1.2 创建TCP套接字
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 
# 1.3 连接服务器
tcp_socket.connect((IP, port))
 
# 2.向服务器发送需要下载文件的名称
# 2.1 输入文件名称
file_name = input('需要下载的文件名称:')
 
# 2.2 发送
tcp_socket.send(file_name.encode())
 
# 3.一遍接收文件数据 一遍写入数据
# 3.1 打开文件用于保存 接收到的数据
file = open("下载" + file_name, "wb")
while True:
    # 3.2 接收数据 写入文件
    file_data = tcp_socket.recv(4096)
 
    # 3.3 如果数据是'' 传输完成 关闭文件 套接字  否则继续3.2的步骤
    if not file_data:
        print("文件下载完成")
        file.close()
        tcp_socket.close()
        break
    file.write(file_data)

客户端

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
# Author:Mr.yang
import socket
 
def main():
 
    # 1.创建和客户端的连接
    # 1.1 创建套接字
    tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    tcp_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
 
    # 1.2 绑定端口
    tcp_socket.bind(('192.168.33.68', 8888))
 
    # 1.3 监听
    tcp_socket.listen(128)
 
    # 1.4 接收连接
 
    while True:
        clent_socket, clent_addr = tcp_socket.accept()
        print("接收来自%s的连接" %  str(clent_socket))
 
        # 2.接收客户端发送的文件名
        # 2.1 使用和客户关联的套接字对象 接收数据
        file_name = clent_socket.recv(4096)
        if not file_name:
            print("客户端已经断开链接")
            clent_socket.close()
            continue
        # 2.2 文件名称解码成 str
        new_file_name = file_name.decode()
 
        # 3.根据文件名称 读取文件数据 发送给客户端
        # 3.1 打开文件
        with open(new_file_name, "rb") as file:
            # 3.2读取整个文件的数据
            data = file.read() # 如果文件大 可能导致程序出现风险
 
            # 3.3 向客户端发送数据
            clent_socket.send(data)
 
    tcp_socket.close()
 
if __name__ == '__main__':
    main()

服务端

六、3次握手和4次挥手

3次握手

　　　　标志位:

　　　　　　SYN: 表示连接请求　　ACK: 表示确认　　FIN: 表示关闭连接　　seq:表示报文序号　　ack: 表示确认序号

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。
 
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。
 
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。

4次挥手

第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送。
 
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。
 
第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送。
 
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。