传输层之TCP与UDP协议、socket

目录

• 传输层之TCP与UDP协议
• 应用层
• socket模块
  • • Socket通信
    • socket代码简介
• 代码优化
• 半连接池的概念

传输层之TCP与UDP协议

TCP与UDP都是用来规定通信方式的
ps:不遵循上述协议也可以通信 只不过遵循了更合规合法合理!!!
1.TCP协议(重要)
	三次握手建链接
  	1.TCP协议也称为可靠协议(数据不容易丢失)
    	造成数据不容易丢失的原因不是因为有双向通道 而是因为有反馈机制
      给对方发消息之后会保留一个副本 直到对方回应消息收到了才会删除
      否则会在一定的时间内反复发送
 		2.洪水攻击
    	同一时间有大量的客户端请求建立链接 会导致服务端一致处于SYN_RCVD状态
  	3.服务端如何区分客户端建立链接的请求
    	可以对请求做唯一标识
  四次挥手断链接
  	1.四次不能合并为三次
    	因为中间需要确认消息是否发完(TIME_WAIT)
	"""
	三次握手和四次挥手也可以看成是小情侣谈恋爱的过程	
			三次握手
			四次挥手
	"""
  ps:课下可以深入研究一下TCP图片上每个状态的具体情况
 
2.UDP协议
	也称之为数据报协议、不可靠协议	
  早期的QQ使用的是纯生的(没有加任何额外功能)UDP协议
  现在的QQ自己添加了很多技术和功能
 	使用UDP的原因就是因为很简单 快捷 粗暴 只要指定对方的地址就可以发消息了
  """
  TCP我们可以看成是打电话:双方你侬我侬
  UDP我们可以看成是发短信:只要发了就行 不管对方看不看
  """

之所以称之为三次握手就是因为中间的服务端的同意，和请求合并成了一次请求

三次握手状态内容

所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个 TCP 连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。
三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立 TCP 连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换 TCP 窗口大小信息。在 socket 编程中，客户端执行 connect() 时。将触发三次握手。
第一次握手(SYN=1, seq=x):
客户端发送一个 TCP 的 SYN 标志位置1的包，指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号 X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。
发送完毕后，客户端进入 SYN_SEND 状态。
第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1):
服务器发回确认包(ACK)应答。即 SYN 标志位和 ACK 标志位均为1。服务器端选择自己 ISN 序列号，放到 Seq 域里，同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的 ISN 加1，即X+1。 发送完毕后，服务器端进入 SYN_RCVD 状态。
第三次握手(ACK=1，ACKnum=y+1)
客户端再次发送确认包(ACK)，SYN 标志位为0，ACK 标志位为1，并且把服务器发来 ACK 的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方，并且在数据段放写ISN的+1
发送完毕后，客户端进入 ESTABLISHED 状态，当服务器端接收到这个包时，也进入 ESTABLISHED 状态，TCP 握手结束。

四次挥手
挥手必须是四次，中间的两次不能合并成一次，原因就在于需要检查是否还有数据需要给对方发送.

TCP 的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(Four-way handshake)，也叫做改进的三次握手。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在 socket 编程中，任何一方执行 close() 操作即可产生挥手操作。
第一次挥手(FIN=1，seq=x)
假设客户端想要关闭连接，客户端发送一个 FIN 标志位置为1的包，表示自己已经没有数据可以发送了，但是仍然可以接受数据。
发送完毕后，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
第二次挥手(ACK=1，ACKnum=x+1)
服务器端确认客户端的 FIN 包，发送一个确认包，表明自己接受到了客户端关闭连接的请求，但还没有准备好关闭连接。
发送完毕后，服务器端进入 CLOSE_WAIT 状态，客户端接收到这个确认包之后，进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器端关闭连接。
第三次挥手(FIN=1，seq=y)
服务器端准备好关闭连接时，向客户端发送结束连接请求，FIN 置为1。
发送完毕后，服务器端进入 LAST_ACK 状态，等待来自客户端的最后一个ACK。
第四次挥手(ACK=1，ACKnum=y+1)
客户端接收到来自服务器端的关闭请求，发送一个确认包，并进入 TIME_WAIT状态，等待可能出现的要求重传的 ACK 包。
服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入 CLOSED 状态。
客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。
 

应用层

应用层相当于是程序员自己写的应用程序 里面的协议非常的多
常见的有:HTTP、HTTPS、FTP
ps:后续框架部分再做介绍

socket模块

Socket通信

Socket是应用层与TCP/IP协议簇通信的中间抽象层，是一组接口。在设计模式中其实就是门面模式。Socket将复杂的TCP/IP协议簇隐藏在接口后面，对于用户而言，一组接口即可让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

socket 其实就是操作系统提供给程序员操作「网络协议栈」的接口，说人话就是，你能通过socket 的接口，来控制协议找工作，从而实现网络通信，达到跨主机通信。

socket代码简介

import socket
 
 
"""
以后要养成查看源码编写代码的思路
"""
# 1.产生一个socket对象并指定采用的通信版本和协议(TCP)
server = socket.socket()  # 括号内不写参数 默认就是TCP协议  family=AF_INET基于网络的套接字 type=SOCK_STREAM流式协议即TCP
# 2.绑定一个固定的地址(服务端必备的条件)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))  # 127.0.0.1为本地回环地址 只有自己的电脑可以访问
# 3.设立半连接池(暂且忽略)
server.listen(5)
# 4.等待接客
sock, addr = server.accept()  # return sock, addr  三次握手
print(sock, addr)  # sock就是双向通道 addr就是客户端地址
# 5.服务客人
data = sock.recv(1024)  # 接收客户端发送过来的消息 1024字节
print(data.decode('utf8'))
sock.send('尊敬的客人 您说什么就是什么 一切按照您的要求来'.encode('utf8'))  # 给客户端发送消息 注意消息必须是bytes类型
# 6.关闭双向通道
sock.close()  # 四次挥手
# 7.关闭服务端
server.close()  # 店倒闭了
 
 
 
 
import socket
 
 
# 1.生成socket对象指定类型和协议
client = socket.socket()
# 2.通过服务端的地址链接服务端
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
# 3.直接给服务端发送消息
client.send('大爷有钱 把你们店最好的给我叫出来'.encode('utf8'))
# 4.接收服务端发送过来的消息
data = client.recv(1024)
print(data.decode('utf8'))
# 5.断开与服务端的链接
client.close()

代码优化

1.聊天内容自定义
	针对消息采用input获取
2.让聊天循环起来
	将聊天的部分用循环包起来
3.用户输入的消息不能为空
	本质其实是两边不能都是recv或者send 一定是一方收一方发 
4.服务端多次重启可能会报错
	Address already in use 主要是mac电脑会报
  	方式1:改端口号
  	方式2:博客里面代码拷贝即可
5.当客户端异常断开的情况下 如何让服务端继续服务其他客人
	windows服务端会直接报错
  mac服务端会有一段时间反复接收空消息延迟报错	
  	异常处理、空消息判断

半连接池的概念

server.listen(5)  # 半连接池
 
当有多个客户端来链接的情况下 我们可以设置等待数量(不考虑并发问题)
假设服务端只有一个人的情况下
 
在测试半连接池的时候 可以不用input获取消息 直接把消息写死即可