Python TCP 协议网络编程《一》

TCP协议介绍

• TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）

• 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。

• 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"，而UDP类似于生活中的"发短信"。

TCP三次握手

1. 首先Client（客户）端发送连接请求报文（第一次握手）。

2. Server（服务器）端接受连接后回复ACK报文（第二次握手)，并为这次连接分配资源。

3. Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文(第三次握手），并分配资源，这样TCP连接就建立了。

详细三次握手过程如下：
第一次握手：起初两端都处于CLOSED关闭状态，Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=x，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN-SENT状态，等待Server确认；

第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1得知Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=x+1，随机产生一个值seq=y，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN-RCVD状态，此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量；

第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为x+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=y+1，并且此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client和Server就可以开始传输数据。

TCP四次挥手

客户端主动发起请求，服务端被动关闭。
首先是client向server发起断开连接请求,server响应client等会儿断开,server响应client可以断开了，client告知server已经断开链接。

详细过程如下：
第一次挥手：起初client和server处于ESTABLISHED状态——client发出连接释放报文段并处于FIN-WAIT-1状态

第二次挥手：server发出确认报文段且进入CLOSE-WAIT状态——A收到确认后。

第三次挥手：client进入FIN-WAIT-2状态，等待server的连接释放报文段。

第四次挥手：server没有要向client发出的数据，server就发出连接释放报文段且进入LAST-ACK状态——client发出确认报文段且进入TIME-WAIT状态——server收到确认报文段后进入CLOSED状态——client经过等待计时器时间2MSL后，进入CLOSED状态。

TCP服务端创建流程

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

 1server.py文件内容如下：
 2
 3from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块
 4def tcp_server():
 5    tcp_server_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP服务端套接字对接，UDP是SOCK_DGRAM
 6    server_address=('127.0.0.1',8888)#定义本TCP服务端的ip and port
 7    tcp_server_socket.bind(server_address) #绑定本机的8888端口
 8    tcp_server_socket.listen() #执行监听
 9    client_socket,client_info = tcp_server_socket.accept() #接收客户端的socker and info
10    data=client_socket.recv(1024)#接收客户端发过来的消息
11    print("the data is:%s, it's from %s",(client_info,data.decode("utf-8")))#打印客户端的消息
12    client_socket.close()#关闭客户端的连接
13    tcp_server_socket.close()#关闭服务端的连接
14
15if __name__ == '__main__':
16    print("the TCP server is running ...")
17    tcp_server()
18
19
20
21client.py文件内容如下：
22from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块
23def tcp_client():
24    tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP客户端套接字对接
25    server_address=('127.0.0.1',8888)#定义本TCP服务端的ip and port
26    tcp_client_socket.connect(server_address) #连接到服务端
27    message="hello my name is tony" #定义要发送的消息
28    tcp_client_socket.send(message.encode("utf-8"))#向服务端发送消息
29    tcp_client_socket.close()#关闭客户端的连接
30
31
32if __name__ == '__main__':
33    print("the TCP client is running ...")
34    tcp_client()
35    print("the message was send")

输出内容为：

1 #server.py文件输出内容如下：
2 the TCP server is running ...
3 the data is:%s, it's from %s (('127.0.0.1', 50929), 'hello my name is tony')
4
5
6 #client.py文件输出内容如下：
7 the TCP client is running ...
8 the message was send

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