python网络编程tcp（基础篇十二）

网络编程tcp

1 TCP详解

<1> tcp概述

TCP:英文全拼(Transmission Control Protocol)简称传输控制协议，它是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议.

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”"

<2> tcp特点

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。

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

   由发送端计算,然后由接收端验证,其目的是为了检测数据在发送端到接收端之间是否有改动,如果接收方检测到校验和有差错，则直接丢弃这个数据包。

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。

<3> tcp优缺点

1. 优点:
   • 可靠，稳定
   • 适合传输大量数据
2. 缺点:
   • 传输速度慢
   • 占用系统资源高

2 tcp客户端

所谓的客户端，就是需要被服务的一方,而服务器端就是提供服务的一方.

示例代码：

import socket

# 创建tcp socket
tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.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()

运行结果：

TCP 客户端:

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:

小结

1. connect 用于和服务器程序建立连接
2. send 方法用于 TCP 套接字发送数据
3. recv 方法用于 TCP 套接字接收数据

3 tcp服务端

想要完成一个tcp服务器的功能，需要的流程如下：

1. socket创建一个套接字
2. bind绑定ip和port
3. listen使套接字变为可以被动链接
4. accept等待客户端的链接
5. recv/send接收发送数据

一个很简单的tcp服务器如下：

import socket

# 创建socket
tcp_server_socket = socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)


# 设置监听
# 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
# 128:表示最大等待连接数
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
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
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()

运行结果：

TCP服务端

接收到的数据为: 你在么？

网络调试助手：

小结

1. listen 方法用于把服务器套接字设置为监听模式
2. accept 方法用于等待接收客户端的连接请求

4 tcp网络编程注意点

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