半连接与粘包问题

半连接数

1、定义：

　　三次握手没有完成的称之为半连接数

2、产生半连接的原因：

　　1）恶意客户端故意不返回第三次握手信息，服务器就处于time_wait状态

　　　　　　洪水攻击用的就是这种原理

　　2）服务器没有时间处理你的握手请求

3、最大半连接数

　　在socket语法中listen()函数的括号中指定的就是最大半连接数

　　最大半连接数指的是同一时间接收请求的最大数目，超过的请求会被直接拒绝

粘包问题

粘包问题只存在于TCP协议中，TCP协议又称为流式协议，数据之间是没有分隔的(只能用数据的长度来分隔他们)

1、粘包的定义

　　如果一次读取指定缓存区的内容大于或者小于真实数据的大小，就被定义被粘包

2、粘包产生的原因

　　发送端和接收端都会造成数据的粘包问题

　　--发送端

　　　　1）发送的数据小，并且时间间隔短时，tcp会根据negal优化算法把这两个数据一起发送，会粘

　　--接收端

　　　　1）接收端一次性读取了两次的数据内容，会粘

　　　　2）接收端一次没有把数据接收完整，剩余内容和下次发送的也会粘在一起

3、粘包的解决方案

　　无论时哪种情况，其根本的原因都在于接收端不知道应该接收多少数据，所以解决的方案就是先把数据长度发给接收端

　　--发送端

　　　　1）使用struct将真实数据的长度转换成固定的字节数据

　　　　2）发送长度数据

　　　　3）发送真实数据

import socket
import struct
client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1',8080))

while True:
    data = '巴拉巴拉一大堆数据'.encode('utf-8')
    data_len = struct.pack('q',len(data))  # 把数据长度转成固定字节数
    client.send(data_len)   # 先发送固定字节数 'q'模式的字节数是8
    client.send(data)   # 再发送真实的数据

　　--接收端

　　　　1）先收长度数据  字节数固定

　　　　2）再收真实数据 ，真实可能很长，需要循环接收

import socket
import struct
server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen()

while True:
    client,addr = server.accept()
    while True:
        data_len_bytes = client.recv(8) # 先接收传过来的数据长度信息的固定字节'q'模式是8
        if not data_len_bytes:
            break
        data_len = struct.unpack('q',data_len_bytes)[0] # 把接收到的二进制转成数据的长度，返回一个元组，取0号位
        data = client.recv(data_len) # 再根据长度来接收数据（循环接收请看前面）

自定义报头

1、需要原因

　　有时候我们除了需要把数据的长度告诉接收方，还需要把一些其他信息也告诉接收方，例如我们下载文件，

　　服务器就需要把文件名也给我们传过来，这样就需要我们自定义报头

2、报头形式

　　当我们想把数据的其他信息传给对面的时候，字典是我们最好的选择

　　对面和你的平台可能不一样，这样我们就需要json格式来传输数据，所以报头的本质就是json数据

　　想把json数据发过去，又需要先把json数据的长度发过去，真实数据的信息都保存在json数据中

3、有了报头之后的发送流程

　　--发送端

　　　　1）发送报头长度

　　　　2）发送报头数据   其中包含了真实文件的长度和其他的任意额外信息

　　　　3）发送真实文件内容

import socket,struct,json
client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1',8080))

while True:
    data = "我是一个很大的文件,并且对面要根据我的名字保存"
    # 先写出报头信息
    head_info = {"name":"xxx","size":10000}
    # 把报头信息转换成json格式
    json_head = json.dumps(head_info)
    # 把json格式的报头信息的二进制长度转换成固定字节
    json_head_lens = struct.pack('q',len(json_head.encode('utf-8')))
    # 发送固定字节，让多方知道该以多少长度接收报头信息
    client.send(json_head_lens)
    # 发送报头信息，里面包含接下来要发送的真实数据的大小以及名字等等
    client.send(json_head.encode('utf-8'))
    # 发送真实数据
    client.send(data.encode('utf-8'))

　　--接收端

　　　　1）接收报头长度

　　　　2）接收报头信息

　　　　3）接收文件内容

import socket
import struct
import json
server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1',8080))
server.listen()

while True:
    client,addr = server.accept()
    while True:
        head_len_bytes = client.recv(8)
        # 先把固定字节数的报头长度接收过来
        if not head_len_bytes:
            break
        head_len = struct.unpack('q',head_len_bytes)[0]
        # 转换成报头的长度数据
        json_str = client.recv(head_len).decode('utf-8')
        # 接收报头的信息，传过来的是json格式
        head_info = json.loads(json_str)
        # 转成字典格式，方便取值
        #head_info = {"name":"xxx","size":10000}
        file_size = head_info.get("size")
        # 从字典中取出真实文件的大小，根据大小取值，循环取值请看之前的
        data = client.recv(file_size)