TCP

TCP介绍

TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 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，由IETF的RFC 793定义。

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""

TCP特点

1. 面向连接

通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。

双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。

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。

2. 可靠传输

1）TCP采用发送应答机制

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

2）超时重传

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。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。

3）错误校验

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。

4）流量控制和阻塞管理

流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。

tcp注意事项

• tcp服务器一般情况下都需要绑定，否则客户端找不到这个服务器

• tcp客户端一般不绑定，因为是主动链接服务器，所以只要确定好服务器的ip、port等信息就好，本地客户端可以随机

• tcp服务器中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的，这是做tcp服务器时必须要做的

• 当客户端需要链接服务器时，就需要使用connect进行链接，udp是不需要链接的而是直接发送，但是tcp必须先链接，只有链接成功才能通信

• 当一个tcp客户端连接服务器时，服务器端会有1个新的套接字，这个套接字用来标记这个客户端，单独为这个客户端服务

• listen后的套接字是被动套接字，用来接收新的客户端的链接请求的，而accept返回的新套接字是标记这个新客户端的

• 关闭listen后的套接字意味着被动套接字关闭了，会导致新的客户端不能够链接服务器，但是之前已经链接成功的客户端正常通信。

• 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕

• 当客户端的套接字调用close后，服务器端会recv解堵塞，并且返回的长度为0，因此服务器可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线

TCP与UDP的不同点

• 面向连接（确认有创建三方交握，连接已创建才作传输。）
• 有序数据传输
• 重发丢失的数据包
• 舍弃重复的数据包
• 无差错的数据传输
• 阻塞/流量控制

udp通信模型

udp通信模型中，在通信开始之前，不需要建立相关的链接，只需要发送数据即可，类似于生活中，"写信""

udp通讯模型.jpg

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通讯模型.png

tcp客户端

所谓的服务器端：就是提供服务的一方，而客户端，就是需要被服务的一方

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

在程序中，如果想要完成一个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链接
4. accept等待客户端的链接
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创建的套接字默认的属性是主动的，使用listen将其变为被动的，这样就可以接收别人的链接了
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用来为这个客户端服务
# tcp_server_socket就可以省下来专门等待其他新客户端的链接
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()

# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
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，只要关闭了，就意味着为不能再为这个客户端服务了，如果还需要服务，只能再次重新连接
client_socket.close()

tcp下载案例

import socket

"""
下载客户端
"""

# 创建套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 获取服务器的ip port
down_addr = ("192.168.1.118", 8083)

# 链接服务器
client_socket.connect(down_addr)

# 获取下载的文件名字
file_name = "下载文件.doc"

# 将文件名字发到服务器
client_socket.send(file_name.encode("UTF-8"))

# 接收文件中的数据,1M
recv_data = client_socket.recv(1024 * 1024)
print(recv_data)

# 保存接收到的数据到一个文件中
with open("[新]" + file_name, "wb") as f:
    f.write(recv_data)

# 关闭套接字
client_socket.close()

import socket

"""
下载服务端
"""

# 创建套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定本地信息
server_socket.bind(("", 8083))

# 让套接字由主动变为被动
server_socket.listen(128)

# 等待链接
new_socket, client_addr = server_socket.accept()

# 接收信息
file_name = new_socket.recv(1024).decode("utf-8")
print("文件名字：", file_name)

# 根据文件名字，打开文件，传输内容
# 不使用with的原因：有些文件打不开直接崩溃
# 读取文件用 rb
try:
    f = open("/Users/gaoyuan/Desktop/款项说明.docx", "rb")
    read_data = f.read()
    if read_data:
        new_socket.send(read_data)
    f.close()
except Exception as ret:
    print("打开文件失败")

print("传输完成")

new_socket.close()
server_socket.close()