3次握手+4次挥手+11种状态集

TCP的介绍

TCP也叫传输控制协议（Transmission Control Protocol）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的特点

面向连接

✦ TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。

✦ 在通信开始之前，先建立相关的链接，才能发送数据，类似于生活中，"打电话"。

✦ 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

✦ 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

✦ 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。

✦ 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。

TCP通信模型

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客户端构建流程

比如一个人想打10086求助人工服务。 tcp的客户端要比服务器端简单很多，客户端只需要找一个电话亭，拿起电话拨打即可。

示例代码：

from socket import *

# 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, 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()

TCP服务端构建流程

在程序中，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套接字；
4. accept取出一个客户端连接 用以服务；
5. recv/send接收发送数据；

示例代码：

from socket import *

# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# 本地信息
address = ('', 7788)

# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)

# 使用socket创建的套接字
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, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024)
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
client_socket.close()

TCP的3次握手

SYN

请求建立连接字段：1表示与对方要进行网络连接建立 ，0 表示默认没有连接建立请求。

ACK

确认控制字段：1表示上一次发送的数据对方接收了，0 表示没有接收到上次发送的数据信息。

seq

随机序列号。

TCP的4次挥手

FIN

请求断开连接字段：1表示与对方断开网络连接，0 表示默认没有断开连接请求。

ack

随机序号回复（ack=seq+1）。

ctl

控制字段号。

TCP的11种状态集

TCP十一种状态转移总结
出现方式	出现环境	状态名称	状态描述
TCP建立过程	服务端/客户端	CLOSED	默认初始化状态
	服务端	LISTEN	建立socket，进入监听状态
	客户端	SYN_SENT	发送syn报文，进入syn发送状态
	服务端	SYN_RCVD	接受syn报文，并回复ack及syn报文
	服务端/客户端	ESTABLISHED	接受syn报文，回复ack建立连接（客户端）接受ack报文，建立连接（服务端）
TCP断开过程	服务端/客户端	ESTABLISHED	默认断开前初始化状态
	客户端	FIN_WAIT1	发送断开请求FIN报文
	服务端	CLOSE_WAIT	收到FIN后向客户端发送ACK
	客户端	FIN_WAIT2	收到服务端返回的ACK报文，等待数据传输。
	服务端	LAST_ACK	发送FIN断开请求报文
	客户端	TIME_WAIT	回复FIN断开请求，发送ack报文
	服务端/客户端	CLOSED	收到ack报文立即转换为断开状态，等待2MSL后，转变为断开状态
	客户端	CLOSEING	没有收到回复FIN报文的ACK，直接收到FIN

tcp/ip协议簇

• 为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议族（Internet Protocol Suite）就是通用协议标准。
• 互联网协议包含了上百种，最重要的是TCP和IP协议，所以，互联网的协议简称TCP/IP协议(族)

TCP/IP协议簇之间的关系

TCP/IP协议传输示意图