1排拷、tcp相關(guān)介紹
TCP協(xié)議猎唁，傳輸控制協(xié)議（英語：Transmission Control Protocol误证，縮寫為 TCP）是一種面向連接的倔幼、可靠的盖腿、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，由IETF的RFC 793定義。
TCP通信需要經(jīng)過創(chuàng)建連接翩腐、數(shù)據(jù)傳送鸟款、終止連接三個(gè)步驟。
TCP通信模型中茂卦，在通信開始之前何什， 一定要先建立相關(guān)的鏈接， 才能發(fā)送數(shù)據(jù)等龙， 類似于生活中处渣， "打電話""
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TCP特點(diǎn)
- 面向連接
通信雙方必須先建立連接才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，雙方都必須為該連接分配必要的系統(tǒng)內(nèi)核資源蛛砰，以管理連接的狀態(tài)和連接上的傳輸霍比。
雙方間的數(shù)據(jù)傳輸都可以通過這一個(gè)連接進(jìn)行。
完成數(shù)據(jù)交換后暴备，雙方必須斷開此連接悠瞬，以釋放系統(tǒng)資源。
這種連接是一對(duì)一的涯捻，因此TCP不適用于廣播的應(yīng)用程序浅妆，基于廣播的應(yīng)用程序請(qǐng)使用UDP協(xié)議。
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可靠傳輸
- TCP采用發(fā)送應(yīng)答機(jī)制
TCP發(fā)送的每個(gè)報(bào)文段都必須得到接收方的應(yīng)答才認(rèn)為這個(gè)TCP報(bào)文段傳輸成功
- 超時(shí)重傳
發(fā)送端發(fā)出一個(gè)報(bào)文段之后就啟動(dòng)定時(shí)器障癌，如果在定時(shí)時(shí)間內(nèi)沒有收到應(yīng)答就重新發(fā)送這個(gè)報(bào)文段凌外。
TCP為了保證不發(fā)生丟包，就給每個(gè)包一個(gè)序號(hào)涛浙，同時(shí)序號(hào)也保證了傳送到接收端實(shí)體的包的按序接收康辑。然后接收端實(shí)體對(duì)已成功收到的包發(fā)回一個(gè)相應(yīng)的確認(rèn)（ACK）；如果發(fā)送端實(shí)體在合理的往返時(shí)延（RTT）內(nèi)未收到確認(rèn)轿亮，那么對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包就被假設(shè)為已丟失將會(huì)被進(jìn)行重傳疮薇。
- 錯(cuò)誤校驗(yàn)
TCP用一個(gè)校驗(yàn)和函數(shù)來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤；在發(fā)送和接收時(shí)都要計(jì)算校驗(yàn)和我注。
- 流量控制和阻塞管理
流量控制用來避免主機(jī)發(fā)送得過快而使接收方來不及完全收下按咒。
TCP與UDP的不同點(diǎn)
- 面向連接（確認(rèn)有創(chuàng)建三方交握，連接已創(chuàng)建才作傳輸但骨。）
- 有序數(shù)據(jù)傳輸
- 重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包
- 舍棄重復(fù)的數(shù)據(jù)包
- 無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸
- 阻塞/流量控制
2励七、TCP服務(wù)器
實(shí)際生活中：
- 買個(gè)手機(jī)
- 插上手機(jī)卡
- 設(shè)計(jì)手機(jī)為正常接聽狀態(tài)（即能夠響鈴）
- 靜靜的等著別人撥打
在程序中， 如果想要完成一個(gè)TCP服務(wù)器的功能奔缠， 需要的流程如下：
- socket創(chuàng)建一個(gè)套接字
- bind綁定ip和port
- listen使套接字變?yōu)榭梢员粍?dòng)鏈接
- accept等待客戶端的鏈接
- recv/send接收發(fā)送數(shù)據(jù)
一個(gè)很簡單的TCP服務(wù)器如下：
from socket import *
# 1.創(chuàng)建一個(gè)socket套接字（買手機(jī)卡）
tcpSerSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 2.bind綁定本機(jī)ip和port(插上手機(jī)卡)
address = (''. 7777)
tcpSerSocket.bind(address)
# 3.listen使套接字變?yōu)榭梢员粍?dòng)鏈接(設(shè)置為手機(jī)正常接聽狀態(tài))
tcpSerSocket.listen(5)
# 4.accept等待客戶端的鏈接(靜靜的等著別人撥打)
# newSocket用來為這個(gè)客戶端服務(wù)
# tcpSerSocket就可以省下來專門等待其他新客戶端的鏈接
newSocket, clientAddr = tcpSerSocket.accept()
# 5.recv接收數(shù)據(jù)掠抬，最大接收1024個(gè)字節(jié)
recvData = newSocket.recv(1024).decode('gbk')
print('接收到的數(shù)據(jù)為:',recvData)
# 6.send發(fā)送一些數(shù)據(jù)到客戶端
newSocket.send("服務(wù)器已經(jīng)收到了!".encode('gbk'))
# 關(guān)閉為這個(gè)客戶端服務(wù)的套接字， 只要關(guān)閉了校哎， 就意味著為不能再為這個(gè)客戶端服務(wù)
newSocket.close()
# 關(guān)閉監(jiān)聽套接字两波， 只要這個(gè)套接字關(guān)閉了， 就意味著整個(gè)程序不能再接收任何新的客戶端的連接
tcpSerSocket.close()
3、TCP客戶器
TCP的客戶端要比服務(wù)器端簡單很多雨女，如果說服務(wù)器端是需要自己買手機(jī)谚攒、查手機(jī)卡、設(shè)置鈴聲氛堕、等待別人打電話流程的話馏臭，那么客戶端就只需要找一個(gè)電話亭，拿起電話撥打即可讼稚，流程要少很多
生活中的電話機(jī)括儒，如果想讓別人能更夠打通咱們的電話獲取相應(yīng)服務(wù)的話，需要做以下幾件事情：
- 買個(gè)手機(jī)
- 插上手機(jī)卡
- 設(shè)計(jì)手機(jī)為正常接聽狀態(tài)（即能夠響鈴）
- 靜靜的等著別人撥打
from socket import *
from time import *
# 1.socket創(chuàng)建一個(gè)套接字
tcpClient = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
# 2.綁定本機(jī)端口號(hào),也可以不綁定
tcpClient.bind(('',8888))
# 3.連接服務(wù)器
tcpClient.connect(('192.168.14.72',5678))
#4.接收消息
data1 = tcpClient.recv(1024)
print(data1.decode('gbk'))
#5.發(fā)消息
while True:
data = input('>>\t').encode('gbk')
tcpClient.send(data)
if data=='886':
sleep(4)
tcpClient.close()
break
4.應(yīng)用：模擬QQ聊天
客戶端參考代碼
from socket import *
# 創(chuàng)建socket
tcpClientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 鏈接服務(wù)器
serAddr = ('192.168.1.102', 7788)
tcpClientSocket.connect(serAddr)
while True:
# 提示用戶輸入數(shù)據(jù)
sendData = input("send：")
if len(sendData)>0:
tcpClientSocket.send(sendData)
else:
break
# 接收對(duì)方發(fā)送過來的數(shù)據(jù)锐想，最大接收1024個(gè)字節(jié)
recvData = tcpClientSocket.recv(1024)
Print('recv:',recvData)
# 關(guān)閉套接字
tcpClientSocket.close()
服務(wù)器端參考代碼
#coding=utf-8
from socket import *
# 創(chuàng)建socket
tcpSerSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 綁定本地信息
address = ('', 7788)
tcpSerSocket.bind(address)
# 使用socket創(chuàng)建的套接字默認(rèn)的屬性是主動(dòng)的帮寻，使用listen將其變?yōu)楸粍?dòng)的，這樣就可以接收別人的鏈接了
tcpSerSocket.listen(5)
while True:
# 如果有新的客戶端來鏈接服務(wù)器赠摇，那么就產(chǎn)生一個(gè)信心的套接字專門為這個(gè)客戶端服務(wù)器
# newSocket用來為這個(gè)客戶端服務(wù)
# tcpSerSocket就可以省下來專門等待其他新客戶端的鏈接
newSocket, clientAddr = tcpSerSocket.accept()
while True:
# 接收對(duì)方發(fā)送過來的數(shù)據(jù)固逗，最大接收1024個(gè)字節(jié)
recvData = newSocket.recv(1024)
# 如果接收的數(shù)據(jù)的長度為0，則意味著客戶端關(guān)閉了鏈接
if len(recvData)>0:
print 'recv:',recvData
else:
break
# 發(fā)送一些數(shù)據(jù)到客戶端
sendData = input("send:")
newSocket.send(sendData)
# 關(guān)閉為這個(gè)客戶端服務(wù)的套接字藕帜，只要關(guān)閉了烫罩，就意味著為不能再為這個(gè)客戶端服務(wù)了，如果還需要服務(wù)洽故，只能再次重新連接
newSocket.close()
# 關(guān)閉監(jiān)聽套接字贝攒，只要這個(gè)套接字關(guān)閉了，就意味著整個(gè)程序不能再接收任何新的客戶端的連接
tcpSerSocket.close()
5.應(yīng)用：tcp通信-多線程服務(wù)器端
from socket import *
from threading import *
class Mythread(Thread):
def __init__(self, socketClient, clientAddress):
Thread.__init__(self)
self.socketClient = socketClient
self.clientAddress = clientAddress
def run(self):
data1 = '哈哈时甚。隘弊。』氖剩可以聊天了'.encode('utf_8')
self.socketClient.send(data1)
while True:
try:
# 接收客戶端發(fā)的消息
data = self.socketClient.recv(1024).decode('utf-8')
except:
print('<<\t%s-%s 已經(jīng)斷開了' % (self.clientAddrdess[0], self.clientAddrdess[1]))
break
if data == '886':
break
print('<<\t%s-%s:%s' % (self.clientAddrdess[0], self.clientAddrdess[1], data))
def main():
tcpServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcpServer.bind(('', 5678))
tcpServer.listen(5)
while True:
print('服務(wù)器等待客戶端連接......')
socketClient, clientAddress = tcpServer.accept()
Mythread(socketClient, clientAddress).start()
print('%s-%s 連接成功......' % (clientAddrdess[0], clientAddrdess[1]))
if __name__ == '__main__':
main()
#tcpServer.close() 通常不用關(guān)服務(wù)器的
6梨熙、tcp三次握手
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- 當(dāng)客戶端調(diào)用connect時(shí)，發(fā)送syn x（一個(gè)序號(hào)）給服務(wù)端吻贿，服務(wù)端有l(wèi)isten和accept串结，服務(wù)端收到后ack x+1給客戶端，同時(shí)會(huì)一并傳遞一個(gè)新的syn y舅列，客戶端收到后，acd y+1給服務(wù)端卧蜓，此時(shí)三次握手完成帐要。
- 生活中的例子理解以上內(nèi)容：好比AB兩人打電話，A發(fā)出hello后弥奸，不清楚B是否收到信息榨惠，B收到后回復(fù)聽到 了，并發(fā)送hello，A收到后確定第一次發(fā)出的信息B可以收到赠橙，但是B發(fā)送信息后耽装，無法確定A是否收到，因此A應(yīng)當(dāng)回復(fù)收到
7期揪、tcp四次揮手
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- 通過close關(guān)閉套接字來實(shí)現(xiàn)四次揮手掉奄，一般情況下，服務(wù)器不會(huì)主動(dòng)關(guān)閉凤薛，而是讓客戶端關(guān)閉連接姓建。以下內(nèi)容假定以客戶端關(guān)閉socket來描述，指定A為客戶端缤苫，B為服務(wù)器
- socket是全雙工的速兔，可以同時(shí)接收和發(fā)送
- 當(dāng)A調(diào)用close后，自身關(guān)閉send（socket依然存在）活玲，并告知B（第一次）不會(huì)再發(fā)送內(nèi)容了涣狗，B收到后，返回消息給A（第二次）表明已收到舒憾，就會(huì)去關(guān)閉recv屑柔，此時(shí)的實(shí)現(xiàn)是底層的，為了解除堵塞珍剑，B會(huì)設(shè)定recv得到的內(nèi)容為空字符串掸宛，此時(shí)如果有代碼判定，如果recv收到內(nèi)容為空招拙，就要調(diào)用close來關(guān)閉B的send唧瘾，調(diào)用完成后，發(fā)送消息給A（第三次）别凤，A收到后關(guān)閉recv饰序，并反饋消息給B（第四次），至此四次揮手完成规哪，但是A的socket并未關(guān)閉求豫，因?yàn)樗淮_定最后一次發(fā)送消息B是否收到，假設(shè)B沒有收到诉稍，那么B會(huì)在超時(shí)等待（每次通信過程蝠嘉，都存在超時(shí)等待，超過等待時(shí)間杯巨，就會(huì)重新發(fā)送數(shù)據(jù)）后再次發(fā)送數(shù)據(jù)蚤告，此時(shí)如果A不存在了，此次過程就會(huì)失敗服爷，所以A會(huì)等待兩個(gè)MSL（數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)的最大時(shí)間杜恰，因?yàn)橐l(fā)和收获诈，所以是兩個(gè)）的時(shí)間后才會(huì)關(guān)閉，這也就是出現(xiàn)地址占用問題的原因心褐，解決辦法見Address already in use
- 誰先調(diào)用close舔涎，誰就會(huì)在最后等待兩分鐘左右，所以會(huì)有端口占用問題逗爹，因?yàn)榉?wù)器會(huì)綁定端口亡嫌，客戶端不綁定端口，所以一般先讓客戶端close桶至，客戶端如果再次運(yùn)行昼伴，又會(huì)隨機(jī)分配端口
- 與三次握手，將服務(wù)器端的確認(rèn)信息及反饋信息同時(shí)發(fā)送不同镣屹，四次揮手第二次和第三次無法合并圃郊，因?yàn)槭遣煌那闆r下發(fā)生的，第三次是需要服務(wù)器調(diào)用close才會(huì)發(fā)生的
8女蜈、tcp十種狀態(tài)
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注意:
- 當(dāng)一端收到一個(gè)FIN持舆，內(nèi)核讓read返回0來通知應(yīng)用層另一端已經(jīng)終止了向本端的數(shù)據(jù)傳送
- 發(fā)送FIN通常是應(yīng)用層對(duì)socket進(jìn)行關(guān)閉的結(jié)果
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9、tcp長連接和短連接
9.1TCP短連接
模擬一種TCP短連接的情況:
- client 向 server 發(fā)起連接請(qǐng)求
- server 接到請(qǐng)求伪窖，雙方建立連接
- client 向 server 發(fā)送消息
- server 回應(yīng) client
- 一次讀寫完成逸寓，此時(shí)雙方任何一個(gè)都可以發(fā)起 close 操作
在第 步驟5中，一般都是 client 先發(fā)起 close 操作覆山。當(dāng)然也不排除有特殊的情況竹伸。
從上面的描述看，短連接一般只會(huì)在 client/server 間傳遞一次讀寫操作簇宽！
9.2TCP長連接
再模擬一種長連接的情況:
- client 向 server 發(fā)起連接
- server 接到請(qǐng)求勋篓，雙方建立連接
- client 向 server 發(fā)送消息
- server 回應(yīng) client
- 一次讀寫完成，連接不關(guān)閉
- 后續(xù)讀寫操作...
- 長時(shí)間操作之后client發(fā)起關(guān)閉請(qǐng)求
tcp注意點(diǎn)
- tcp服務(wù)器一般情況下都需要綁定魏割，否則客戶端找不到這個(gè)服務(wù)器
- tcp客戶端一般不綁定譬嚣，因?yàn)槭侵鲃?dòng)鏈接服務(wù)器，所以只要確定好服務(wù)器的ip钞它、port等信息就好拜银，本地客戶端可以隨機(jī)
- tcp服務(wù)器中通過listen可以將socket創(chuàng)建出來的主動(dòng)套接字變?yōu)楸粍?dòng)的，這是做tcp服務(wù)器時(shí)必須要做的
- 當(dāng)客戶端需要鏈接服務(wù)器時(shí)遭垛，就需要使用connect進(jìn)行鏈接尼桶，udp是不需要鏈接的而是直接發(fā)送，但是tcp必須先鏈接耻卡，只有鏈接成功才能通信
- 當(dāng)一個(gè)tcp客戶端連接服務(wù)器時(shí)疯汁，服務(wù)器端會(huì)有1個(gè)新的套接字，這個(gè)套接字用來標(biāo)記這個(gè)客戶端卵酪，單獨(dú)為這個(gè)客戶端服務(wù)
- listen后的套接字是被動(dòng)套接字幌蚊，用來接收新的客戶端的鏈接請(qǐng)求的，而accept返回的新套接字是標(biāo)記這個(gè)新客戶端的
- 關(guān)閉listen后的套接字意味著被動(dòng)套接字關(guān)閉了溃卡，會(huì)導(dǎo)致新的客戶端不能夠鏈接服務(wù)器溢豆，但是之前已經(jīng)鏈接成功的客戶端正常通信。
- 關(guān)閉accept返回的套接字意味著這個(gè)客戶端已經(jīng)服務(wù)完畢
- 當(dāng)客戶端的套接字調(diào)用close后瘸羡，服務(wù)器端會(huì)recv解堵塞漩仙，并且返回的長度為0（是空字符串），因此服務(wù)器可以通過返回?cái)?shù)據(jù)的長度（或者判斷是否是空字符串）來區(qū)別客戶端是否已經(jīng)下線
