粘包、阻塞与非阻塞、验证客户端的合法性

1.1 tcp协议的粘包现象

tcp协议传输数据存在粘包现象，udp协议不存在粘包协议。

1.1.1 什么是粘包现象

• 1.发生在发送端的粘包

  由于两个数据的发送时间间隔短+数据的长度小,所以由tcp协议的优化机制将两条信息作为一条信息发送出去了,是为了减少tcp协议中的“确认收到”的网络延迟时间

• 2.在接收端的粘包

  由于tcp协议中所传输的数据无边界，所以来不及接收的多条数据会在接收方的内核的缓存端黏在一起

• 3.本质： 接收信息的边界不清晰

1.1.2 解决粘包问题

• 1.自定义协议1：

  • a.首先发送报头

    报头长度4个字节
    内容是 即将发送的报文的字节长度
    struct模块

    • struck.pack 能够把所有的数字都固定的转换成4字节

  • b.再发送报文

• 2.自定义协议2

  专门用来做文件发送的协议

  • 先发送报头字典的字节长度
  • 再发送字典（字典中包含文件的名字、大小。。。）
  • 再发送文件的内容

1.2 tcp协议和udp协议的特点

• tcp : 是一个面向连接的，流式的，可靠的，慢的，全双工通信（三次握手、四次挥手）
  如：邮件 / 文件/ http / web
• udp : 是一个面向数据报的，无连接的，不可靠，快的，能完成一对一、一对多、多对一、多对多的高效通讯协议
  如：即时聊天工具 / 视频的在线观看

1.3 三次握手 / 四次挥手

• 1.三次握手

  • server端：accept接受过程中等待客户端的连接
  • connect客户端发起一个SYN链接请求
  • 如果收到了server端响应ACK的同时还会再收到一个由server端发来的SYN链接请求
  • client端进行回复ACK之后，就建立起了一个tcp协议的链接

  三次握手的过程在代码中是由accept和connect共同完成的，具体的细节再socket中没有体现出来

• 2.四次挥手

  • server和client端对应的在代码中都有close方法
  • 每一端发起的close操作都是一次FIN的断开请求，得到'断开确认ACK'之后，就可以结束一端的数据发送。
  • 如果两端都发起close，那么就是两次请求和两次回复，一共是四次操作，可以结束两端的数据发送，表示链接断开了

2.1 阻塞与非阻塞

2.1 io模型

io模型种类：

• 阻塞io模型、非阻塞io模型、事件驱动io、io多路复用、异步io模型

2.2 socket的非阻塞io模型

server端同时与多个client客户端之间的聊天：

• socket的非阻塞io模型 + io多路复用实现的

  虽然非阻塞，提高了CPU的利用率，但是耗费CPU做了很多无用功

# server.py
import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.setblocking(False) # 非阻塞，setblocking()的参数为False时，表示非阻塞，如果参数不写，默认为True。
sk.listen()

conn_l = []
del_l = []
while True:
    try:
        conn,addr = sk.accept()   # 阻塞，直到有一个客户端来连我
        print(conn)
        conn_l.append(conn)
    except BlockingIOError:
        for c in conn_l:
            try:
                msg = c.recv(1024).decode('utf-8')
                if not msg:
                    del_l.append(c)
                    continue
                print('-->',[msg])
                c.send(msg.upper().encode('utf-8'))
            except BlockingIOError:pass
        for c in del_l:
            conn_l.remove(c)
        del_l.clear()
sk.close()

# client.py
import time
import socket
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
for i in range(30):
    sk.send(b'zhangsan')
    msg = sk.recv(1024)
    print(msg)
    time.sleep(0.2)
sk.close()

2.3 socketserver模块

socketserver模块解决了socket的阻塞问题,直接实现tcp协议可并发的server端

# server.py
import socketserver

class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):  # 自动触发了handle方法，并且self.request == conn
        msg = self.request.recv(1024).decode('utf-8')
        self.request.send('1'.encode('utf-8'))
        msg = self.request.recv(1024).decode('utf-8')
        self.request.send('2'.encode('utf-8'))
        msg = self.request.recv(1024).decode('utf-8')
        self.request.send('3'.encode('utf-8'))

server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',9000),Myserver)
server.serve_forever()

# client.py
import socket
import time
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
for i in range(3):
    sk.send(b'hello,yuan')
    msg = sk.recv(1024)
    print(msg)
    time.sleep(1)

sk.close()

3. 验证客户端的合法性

• 客户端是提供给 用户使用的 —— 登陆验证
  你的用户 就能看到你的client端源码了，用户就不需要自己写客户端了

• 客户端是提供给 机器使用的 —— 验证客户端的合法性

  防止非法用户进入服务端窃取内部重要信息

  # server.py
  import os
  import hashlib
  import socket
  
  def get_md5(secret_key,randseq):
      md5 = hashlib.md5(secret_key)
      md5.update(randseq)
      res = md5.hexdigest()
      return res
  
  def chat(conn):
      while True:
          msg = conn.recv(1024).decode('utf-8')
          print(msg)
          conn.send(msg.upper().encode('utf-8'))
  
  sk = socket.socket()
  sk.bind(('127.0.0.1',9000))
  sk.listen()
  
  secret_key = b'names'
  while True:
      conn,addr = sk.accept()
      randseq = os.urandom(32)
      conn.send(randseq)
      md5code = get_md5(secret_key,randseq)
      ret = conn.recv(32).decode('utf-8')
      print(ret)
      if ret == md5code:
          print('是合法的客户端')
          chat(conn)
      else:
          print('不是合法的客户端')
          conn.close()
  sk.close()
  
  # client.py
  import hashlib
  import socket
  import time
  
  def get_md5(secret_key,randseq):
      md5 = hashlib.md5(secret_key)
      md5.update(randseq)
      res = md5.hexdigest()
      return res
  def chat(sk):
      while True:
          sk.send(b'hello')
          msg = sk.recv(1024).decode('utf-8')
          print(msg)
          time.sleep(0.5)
  sk = socket.socket()
  sk.connect(('127.0.0.1',9000))
  
  secret_key = b'names'
  randseq = sk.recv(32)
  md5code = get_md5(secret_key,randseq)
  sk.send(md5code.encode('utf-8'))
  chat(sk)
  
  sk.close()