TCP/IP基础&pysocket
TCP/IP基础&pysocket
1.网络简述
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网络 : 计算机网络功能主要包括实现资源共享，实现数据信息的快速传递。
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网络协议：在网络数据传输中，都遵循的执行规则,规范
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C/S
服务器(Server) 向客户端提供资源，保存客户端数据，处理客户端请求等。
客户端(Client) 收集客户请求,提交给服务器
2. OSI 6
(Open System Interconnection Reference Model)
7 Application 各种应用
6 Presentation 数据格式化,加密,压缩解压 (数据处理)
5 Session 建立,管理,终止 引用之间的会话连接 (会话)
4 Transport 提供端到端的服务(UDP/TCP)
3 Network 逻辑寻址,路由选择 IP
2 DataLink 将数据封装成帧
1 Physical 介质上传输比特bit ,提供物理的实现
3. TCP/IP 4
765 应用层 Telnet(远程) FTP(文件传输) SMTP(邮件传输)
DNS (域名服务器) HTTP(超文本传输协议)
4 传输层 TCP(传输控制协议,流式),UDP(用户数据报协议,包式)
3 网络层 IP(互联网协议地址) ,ARP(地址解析协议),RARP(反向地址 解析协议) ,ICMP(控制报文协议)
应用层工程师的工作:
1.编写应用功能(功能实现)
2.明确对方地址(IP地址)
3.选择传输服务(配置好传输层所认可的TCP或UDP)
4.网络地址
通信地址 = IP + port
4.1 IP
即在网络中标识一台计算机的地址编号。
(在同一网段下唯一)
IPv4 ： 192.168.1.5 (0-255
IPv6 ：fe80::80a:76cf:ab11:2d73 (4个16进制数
公网IP,互联网上的公共IP地址
内网IP,局域网络内由网络设备分配的IP地址。
4.2 port
根据TCP/IP 协议 其首部分配了16位来填写端口
所以 2^16即为65535
0-1023 为系统占用
1024-65535 为用户使用
Socket in py
- 套接字(Socket) ： 实现网络编程进行数据传输的一种技术手段,
- 套接字***上联应用进程，下联网络协议栈***，(中间虚拟层)是应用程序通过***网络协议***进行***通信***的***接口***，是应用程序与***网络协议根***进行交互的接口
- 允许数据丢失
相当于在 765 应用层 与 4 传输层 之间添加了一个Socket抽象层,Socket其实就是一个门面模式，***它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，***对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
1. UDP socket
User Data Protocol，用户数据报协议
#server
from socket import *
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
#返回值： 套接字对象
#服务器绑定地址
addr = ('0.0.0.0',8888)
sockfd.bind()
#消息收发
data,addr = sockfd.recvfrom(buffersize)
功能： 接收UDP消息(堵塞函数)
参数： 每次最多接收多少字节
返回值：addr 消息发送方地址
n = sockfd.sendto(data,addr)
功能： 发送UDP消息
参数： data 发送的内容 #bytes格式
addr 目标地址
返回值：发送的字节数
#关闭socket
sockfd.close()
udp特点
- 可能会出现数据丢失的情况
- 传输过程简单，实现容易
- 数据以数据包形式表达传输
- 数据传输效率较高
2. TCP socket
Transmission Control Protocol 传输控制协议
#server
from socket import *
#抽象socket层
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
#服务器绑定地址
addr = ('0.0.0.0',8888)
sockfd.bind()
#确定监听队列大小
#一个listen最多连接1024个
sockfd.listen(n)
#－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
#socket重生成客户端 连接套接字
#阻塞等待处理客户端connect请求
connfd,addr = sockfd.accept()
#消息收发
data,addr = connfd.recv(buffersize)
n = connfd.send(data,addr)
#关闭socket
connfd.close()
sockfd.close()
#fd file descriptior 文件描述符
#client
class Dialog_client():
# 初始化配置客户端,连接服务器
def __init__(self):
self.S_ADDR = ('127.0.0.1', 65534)
self.socket_c = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 收集用户消息,发送给服务器,再接收服务器回消息
def sent_req(self):
req_input = input("你想问什么?")
#tcp需要建立连接,socket.connect(s_addr)
self.socket_c.connect(self.S_ADDR)
self.socket_c.send(req_input.encode())
answer = self.socket_c.recv(1024)
print(answer.decode())
self.socket_c.close()
### 2.1 TCP 流程
三次握手,四次挥手
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建立连接
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client－－> server
SYN=1 ;seq = x -
client < －－server
SYN=1 ;ACK =1;ack = x+1;seq = y -
client －－> server
ACK=1 ;ack = y+1
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断开连接(CS端都可以发起)
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client－－> server
FIN=1 ;seq = x -
client < －－server
ACK=1;ack=x+1; seq=y -
client < －－server
FIN=1;ACK=1;ack = x+1;seq =z
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client－－> server
ACK=1;ack=z+1;seq=h
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2.2 标志含义
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SYN(synchronization) 发起同步标志
SYN=1,ACK=0 为发起连接方
SYN=1,ACK=1 连接方同意连接 -
ACK(acknowledgment) 接收标志
连接建立后所有的传送的报文段都必须把ACK置为1 -
FIN(finish) 释放连接标志
双方互发FIN=1,则连接将要被释放 -
seq(sequence) 序号
TCP是面向字节流的。在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号。
例如，一报文段的序号是301，而接待的数据共有100字节。这就表明本报文段的数据的第一个字节的序号是301，最后一个字节的序号是400。 -
ack(acknowledgment) 确认号
期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号seq+1
比如第一次发送端传送数据seq=1，发送数据725byte，则下一次发送端的seq为726))
ack取决于发送过来数据的大小 比如初始发送了42byte，此时回送的ack为43（表示<43的数据已全部确认(累积确认)期望收到序号为43的包)
2.3 TCP socket细节
2.3.1 异常断开
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tcp连接中当一端退出，另一端如果阻塞在recv，此时recv会立即返回***一个***空字串。
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tcp连接中如果一端已经不存在，仍然试图通过send向其发送数据则会产生BrokenPipeError.
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一个服务端可以同时连接多个客户端，也能够重复被连接(建立连接一次断开，短连接）
2.3.2 TCP粘包问题
发的快，读的慢，存在系统缓存区
原因：1.操作系统设置了缓冲区
2.导致消息收发速度不一致
3.字节流方式,不区分消息边界
影响: 如果***每次发送内容是一个独立的含义***，需要接收端独立解析,此事粘包导致含义混合．
解决： 1.消息格式化处理，添加消息边界
2.控制发送的速度
数据传输流程
1.程序发送消息，逐层添加首部***信息，最终在物理层发送***消息包。
2.发送的消息经过多个节点（交换机，路由器）传输，最终到达目标主机。
3.目标主机由物理层逐层解析***首部消息包***，最终到应用程序呈现消息