python中的tcp

目录

• TCP简介
  • TCP介绍
  • TCP特点
    • 1. 面向连接
    • 2. 可靠传输
  • TCP与UDP的不同点
  • udp通信模型
  • TCP通信模型
• tcp客户端
• tcp服务器
• tcp注意点

TCP简介

TCP介绍

TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

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""

TCP特点

1. 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。

2. 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

TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

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。

TCP与UDP的不同点

• 面向连接（确认有创建三方交握，连接已创建才作传输。）
• 有序数据传输
• 重发丢失的数据包
• 舍弃重复的数据包
• 无差错的数据传输
• 阻塞/流量控制

udp通信模型

udp通信模型中，在通信开始之前，不需要建立相关的链接，只需要发送数据即可，类似于生活中，"写信""

TCP通信模型

udp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""

tcp客户端

tcp的客户端要比服务器端简单很多，如果说服务器端是需要自己买手机、查手机卡、设置铃声、等待别人打电话流程的话，那么客户端就只需要找一个电话亭，拿起电话拨打即可，流程要少很多

python创建tcp客户端的代码如下：

import socket


def main():
        # 1.创建套接字socket
        tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

        # 2.连接服务器
        dest_ip = input("请输入服务器ip：")
        dest_port = int(input("请输入服务器port："))
        dest_addr = (dest_ip, dest_port)
        tcp_socket.connect(dest_addr)

        # 3. 接收/发送数据
        send_data = input("请输入要发送的数据：")
        tcp_socket.send(send_data.encode("utf-8"))    
    
        # 接收服务器发送的数据
        recv_data = tcp_socket.recv(1024)
        print(recv_data.decode("utf-8"))    

        # 4. 关闭套接字socket
        tcp_socket.close()

if __name__ == "__main__":

        main()

在ubuntu的终端上执行：

在网络调试助手中启动tcp服务器进行交互：

tcp服务器

在程序中，如果想要完成一个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

import socket


def main():
        # 1.创建套接字
        tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
        # 2.绑定端口
        addr = ("", 8866)
        tcp_server_socket.bind(addr)

        # 3.监听链接
        tcp_server_socket.listen(128)

        # 4.接收别人的连接
        # client_socket用来为这个客户端服务
        client_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept() 
    
        # 5.接收对方发送的数据
        recv_data = client_socket.recv(1024)    
        print("接收到的数据：%s" % recv_data.decode("utf-8"))
    
        # 6.给对方发送数据
        client_socket.send("hahaha".encode("utf-8"))    

        # 7.关闭套接字 
        client_socket.close()
        tcp_server_socket.close()


if __name__ == "__main__":
        main()

在ubuntu的终端上执行：

在网络调试助手中启动tcp服务器进行交互：

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