网络编程---scoket使用，七层协议，三次挥手建连接，四次挥手断连接

目录

• == 网络编程 ==
• 软件开发架构
  • 开发软件
  • 客户端与服务端的作用
  • 软件开发架构分为两种
    • C/S架构
    • B/S架构
• 网络编程
  • 网络编程发展历史
  • 早期如何实现远程通信
  • 要实现远程统统相信必须具备
• 互联网协议
  • OSI七层协议
  • 优先了解的协议
    • 物理连接层
    • 数据链路层
      • 以太网协议
      • 交换机
      • 基于以太网发送数据
      • 互联网
  • 网络层
    • IP地址
    • IP
    • 本机IP
  • 传输层
  • 应用层
    • 总结
• TCP协议的工作原理
  • 三次握手，四次挥手（面试会问）
    • 三次握手建连
  • 面试题
    • 为什么客户端最后还要等待2MSL？
    • 为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？
    • 如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
    • 为什么不能用两次握手进行连接？
• Socket
  • 什么是Socket
  • 为什么要使用Socket
  • 如何使用Socket
  • 注意
  • scoket使用方法

== 网络编程 ==

软件开发架构

开发软件

必须要开发一套 客户端与服务端

客户端与服务端的作用

服务端：24小时不间断提供服务

客户端：如果想要找服务，就去寻找服务端并享受

软件开发架构分为两种

C/S架构

Client：客户端

Server：服务端

优点：软件的使用稳定，并且可以节省网络资源

缺点：1.若用户想在同意设备上使用多个软件，不许下载多个客户端

2.软件的每一次更新，客户端也必须跟着重新下载更新

C/S架构的软件：电脑上的qq，P有charm，手机上的微信，

B/S架构

Brower：浏览器充当客户端，

Server: 服务端

优点: 以浏览器充当客户端，无需用户下载多个软件，也无需用户下载更新软件版本， 直接在浏览器上访问需要使用的软件。

缺点: 消耗网络资源过大，当网络不稳定时，软件的使用也会不稳定。

B/S架构的软件:

例如: 在浏览器(客户端)上输入某个软件的域名(http://oldboyedu.com/)。

网络编程

网络编程发展历史

所有先进的技术都源于军事，希望通过远程获取数据，所以出现了“网络编程”

早期如何实现远程通信

--打电话 -----》电话线

--纯平电脑-----》网线，有线网卡

--笔记本电脑-----》有线网卡，无线网卡

要实现远程统统相信必须具备

1.物理连接介质-----》网卡.....

2.互联网协议：

人与人之间沟通的介质：中文，英文

计算机之间的沟通介质：互联网协议

互联网协议

互联网协议又称为网络七层协议，OSI七层协议，OSI是一个世界标准组织。

OSI七层协议

—应用层

—表示层

—会话层

—传输层

—网络层

—数据链路层

—物理连接层

优先了解的协议

物理连接层

基于电信号发送二进制的数据

数据链路层

数据链路层的“以太网协议”，专门用于处理基于电信号发送二进制的数据

以太网协议

1.规定好电信号数据的分组方式

2.每一台链接网线的电脑都必须有一块‘网卡“，网卡由不同的厂商生产，每一块网卡都有世界上独一无二的12位编号，”mac地址“，前六位是厂商号，后六位是流水号

交换机

可以让多台电脑连接到一起

基于以太网发送数据

特点：广播，单播

弊端：广播风暴，不能跨局域网通信

互联网

让局域网之间进行通信

网络层

IP地址

用于标识唯一的一台计算机(局域网)的地址。

IP

点分十进制

最小值: 0.0.0.0

最大值: 255.255.255.255

本机IP

回环地址 127.0.0.1 ---> localhost

传输层

TCP/UDP协议，他们都是基于端口工作的。

端口号: 标识电脑上某个一个软件。

-端口号范围: 0-65535

注意:1.操作系统中，一般0-1024的端口都被默认使用了（0-1024不要动）

2.尽量使用8000之后的端口号 8001

开发中常用软件的默认端口号 (默写) :
mysql: 3306

ongodb: 27017

Django: 8000

Tomcat: 8080

Flask: 5000

Redis: 6379

若想服务端与客户端进行通信，必须要建立连接，产生双向通道。 一条是客户端往服务端发送消息的。 另一条是服务端往客户端发送消息的。

应用层

http

ftp

总结

ip：用于唯一标识某一台计算机的位置

port：端口用于计算机上的一个应用软件

ip + port:世界上某一天电脑上的一个应用软件

TCP协议的工作原理

TCP是一个流式协议

三次握手，四次挥手（面试会问）

三次握手建连

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• 最开始的时候客户端和服务器都是处于CLOSED状态。主动打开连接的为客户端，被动打开连接的是服务器。

1. TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，时刻准备接受客户进程的连接请求，此时服务器就进入了LISTEN（监听）状态；
2. TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB，然后向服务器发出连接请求报文，这是报文首部中的同部位SYN=1，同时选择一个初始序列号 seq=x ，此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。
3. TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1，SYN=1，确认号是ack=x+1，同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y，此时，TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。
4. TCP客户进程收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，ack=y+1，自己的序列号seq=x+1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。TCP规定，ACK报文段可以携带数据，但是如果不携带数据则不消耗序号。
5. 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。

四次挥手断链接

• 数据传输完毕后，双方都可释放连接。最开始的时候，客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态，然后客户端主动关闭，服务器被动关闭。

1. 客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
2. 服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
3. 客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
4. 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
5. 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗ *∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
6. 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

面试题

为什么客户端最后还要等待2MSL？

MSL（Maximum Segment Lifetime），TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。

1. 保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器，因为这个ACK报文可能丢失，站在服务器的角度看来，我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了，客户端还没有给我回应，应该是我发送的请求断开报文它没有收到，于是服务器又会重新发送一次，而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文，接着给出回应报文，并且会重启2MSL计时器。
2. 防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后，在这个2MSL时间中，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。

为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？

建立连接的时候，服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。

如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？

TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

为什么不能用两次握手进行连接？

答：3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。

现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发 送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S 是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分 组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

Socket

什么是Socket

Socket是一个模板，可以写一套C/S结构的套接字

为什么要使用Socket

Socket套接字会封装好各层协议的工作

好处：可以节省开发成本

如何使用Socket

import socket

注意

客户端与服务端不许遵循：

一端sent，另一端recv

不通过两端同时sent或recv
recv的数据是从内存中获取的

scoket使用方法

服务端：
import socket

server = socket.socket()     将scoket实例化成一个对象
server.bind(('127.0.0.2'),9528)   #定义一个地址
server.listen(10)   #半连接池

conn,addr = server.accept()  #监听是否有消息
print(addr)

while True:
    try:
        date = conn.recv(1024).decode('utf-8')   # 接收
        print(addr)
    
        if len(date) == 0:
            continue
        
        if date == 'q':
            break
      
        conn.send(date.encode('utf-8'))    # 输入
        
    except Exception as e:
        print(e)
        break
        
conn.close()     # 挂电话

server.close()    # 关机
    
    
客户端
import scoket
client = scoket.scoket()
client.bind((127.0.0.2),9528)

while True:
   send_msg = input('请输入')
    cliend.send(send_msg.encode('utf-8'))
    
    if send_msg == 'q':
        break
       
    date = client.recv(1024).decode('utf-8')
    print(date)
    

client.close()