PythonTCP协议网络编程学习笔记

　　TCP协议介绍TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）  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。  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＂，而UDP类似于生活中的＂发短信＂。
　　TCP三次握手首先Client（客户）端发送连接请求报文（第一次握手）。  Server（服务器）端接受连接后回复ACK报文（第二次握手)，并为这次连接分配资源。  Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文(第三次握手），并分配资源，这样TCP连接就建立了。
　　详细三次握手过程如下：
　　第一次握手：起初两端都处于CLOSED关闭状态，Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=x，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN-SENT状态，等待Server确认；
　　第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1得知Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=x+1，随机产生一个值seq=y，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN-RCVD状态，此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量；
　　第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为x+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=y+1，并且此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为y+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client和Server就可以开始传输数据。
　　TCP四次挥手
　　客户端主动发起请求，服务端被动关闭。
　　首先是client向server发起断开连接请求,server响应client等会儿断开,server响应client可以断开了，client告知server已经断开链接。
　　详细过程如下：
　　第一次挥手：起初client和server处于ESTABLISHED状态——client发出连接释放报文段并处于FIN-WAIT-1状态
　　第二次挥手：server发出确认报文段且进入CLOSE-WAIT状态——A收到确认后。
　　第三次挥手：client进入FIN-WAIT-2状态，等待server的连接释放报文段。
　　第四次挥手：server没有要向client发出的数据，server就发出连接释放报文段且进入LAST-ACK状态——client发出确认报文段且进入TIME-WAIT状态——server收到确认报文段后进入CLOSED状态——client经过等待计时器时间2MSL后，进入CLOSED状态。
　　TCP服务端创建流程socket创建一个套接字  bind绑定ip和port  listen使套接字变为可以被动链接  accept等待客户端的链接  recv/send接收发送数据   1server.py文件内容如下：  2  3from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块  4def tcp_server():  5    tcp_server_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP服务端套接字对接，UDP是SOCK_DGRAM  6    server_address=(＂127.0.0.1＂,8888)#定义本TCP服务端的ip and port  7    tcp_server_socket.bind(server_address) #绑定本机的8888端口  8    tcp_server_socket.listen() #执行监听  9    client_socket,client_info = tcp_server_socket.accept() #接收客户端的socker and info 10    data=client_socket.recv(1024)#接收客户端发过来的消息 11    print(＂the data is:%s, it＂s from %s＂,(client_info,data.decode(＂utf-8＂)))#打印客户端的消息 12    client_socket.close()#关闭客户端的连接 13    tcp_server_socket.close()#关闭服务端的连接 14 15if __name__ == ＂__main__＂: 16    print(＂the TCP server is running ...＂) 17    tcp_server() 18 19 20 21client.py文件内容如下： 22from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块 23def tcp_client(): 24    tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP客户端套接字对接 25    server_address=(＂127.0.0.1＂,8888)#定义本TCP服务端的ip and port 26    tcp_client_socket.connect(server_address) #连接到服务端 27    message=＂hello my name is tony＂ #定义要发送的消息 28    tcp_client_socket.send(message.encode(＂utf-8＂))#向服务端发送消息 29    tcp_client_socket.close()#关闭客户端的连接 30 31 32if __name__ == ＂__main__＂: 33    print(＂the TCP client is running ...＂) 34    tcp_client() 35    print(＂the message was send＂)
　　输出内容为：1#server.py文件输出内容如下： 2the TCP server is running ... 3the data is:%s, it＂s from %s ((＂127.0.0.1＂, 50929), ＂hello my name is tony＂) 4 5 6#client.py文件输出内容如下： 7the TCP client is running ... 8the message was send
　　改进上面代码使Server和Client可以互相交流沟通，server.py与client.py文件内容是具体的实现代码。 server.py文件内容： 1from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块  2def tcp_server():  3    tcp_server_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP服务端套接字对接，UDP是SOCK_DGRAM  4    server_address=(＂127.0.0.1＂,8888)#定义本TCP服务端的ip and port  5    tcp_server_socket.bind(server_address) #绑定本机的8888端口  6    tcp_server_socket.listen() #执行监听  7    client_socket,client_info = tcp_server_socket.accept() #接收客户端的socker and info  8    while 1:  9        data=client_socket.recv(1024)#接收客户端发过来的消息 10        print(＂the client say:＂,data)#打印客户端发送过来的信息 11        server_answer=input(＂>>>＂)#从键盘录入信息 12        client_socket.send(server_answer.encode(＂utf-8＂)) 13 14if __name__ == ＂__main__＂: 15    print(＂the TCP server is running ...＂) 16    tcp_server()
　　步骤如下： 导入模块  建立TCP socket连接  绑定ip 和 port  启动监听  等待accept  一直循环接收客户端的请求  打印客户端的消息  输入消息并回复给客户端  client.py文件内容： 1from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块  2def tcp_client():  3    tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP客户端套接字对接  4    server_address=(＂127.0.0.1＂,8888)#定义本TCP服务端的ip and port  5    tcp_client_socket.connect(server_address) #连接到服务端  6    while 1:  7        message=input(＂client>>>＂) #定义要发送的消息  8        tcp_client_socket.send(message.encode(＂utf-8＂))#向服务端发送消息  9        response=tcp_client_socket.recv(1024) 10        print(＂the server say:＂,response.decode(＂utf-8＂)) 11 12if __name__ == ＂__main__＂: 13    print(＂the TCP client is running ...＂) 14    tcp_client() 15    print(＂the message was send＂)
　　步骤如下： 导入模块  建立TCP socket连接  连接到服务端监听的ip 和 port  一直循环输入消息并发送给服务端  接收服务端返回的消息  打印服务端返回的消息  Server and Client 对应的输出：1client console output: 2the TCP client is running ... 3client>>>hello tony 4the server say: hello jack 5client>>>how are you 6the server say: i＂m fine 7client>>> 8 Server Console 对应的输出:1the TCP server is running ... 2the client say: b＂hello tony＂ 3>>>hello jack 4the client say: b＂how are you＂ 5>>>i＂m fine
　　增加当服务器重启后客户端不挂掉，客户端能够重试连接服务端的功能。
　　代码实现如下：
　　server.py文件内容如下  1from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块  2  3def tcp_server():  4    tcp_server_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建TCP服务端套接字对接，UDP是SOCK_DGRAM  5    server_address=(＂127.0.0.1＂,9999)#定义本TCP服务端的ip and port  6    tcp_server_socket.bind(server_address) #绑定本机的9999端口  7    tcp_server_socket.listen() #执行监听  8    client_socket,client_info = tcp_server_socket.accept() #接收客户端的socker and info  9    while 1: 10        data=client_socket.recv(1024)#接收客户端发过来的消息 11        datas=data.decode(＂utf-8＂) 12        if(len(datas)>1): 13            print(＂the client say:＂,datas)#打印客户端发送过来的信息 14            if(datas==＂bye＂): 15                break 16            server_answer=input(＂>>>＂)#从键盘录入信息 17            client_socket.send(server_answer.encode(＂utf-8＂)) 18 19if __name__ == ＂__main__＂: 20    print(＂the TCP server is running ...＂) 21    tcp_server()
　　client.py文件内容如下  1import time  2  3from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #导入模块  4  5  6def connection_socket():  7    tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)  # 创建TCP客户端套接字对接  8    server_address = (＂127.0.0.1＂, 9999)  # 定义本TCP服务端的ip and port  9    try: 10        tcp_client_socket.connect(server_address)  # 连接到服务端 11    except: 12        print(＂connection failed!!!＂) 13        exit(0) 14    return tcp_client_socket 15 16def tcp_client(): 17    while 1: 18        try: 19            tcp_client_socket=connection_socket() 20            message=input(＂client>>>＂) #定义要发送的消息 21            print(＂the message is:＂,message) 22            print(tcp_client_socket) 23            tcp_client_socket.send(message.encode(＂utf-8＂))#向服务端发送消息 24            response=tcp_client_socket.recv(1024) 25            print(＂the server say:＂,response.decode(＂utf-8＂)) 26        except: 27            tcp_client_socket.close()#关闭原有socket连接 28            print(＂the socket connection is failed, try again to reconnection...＂) 29            time.sleep(3) 30 31if __name__ == ＂__main__＂: 32    print(＂the TCP client is running ...＂) 33    tcp_client() 34    print(＂the message was send＂)
　　client console output:  1the TCP client is running ...  2  3client>>>abc  4the message is: abc  5  6the server say: def  7  8client>>>aa  9the message is: aa 10 11the socket connection is failed, try again to reconnection... 12 13client>>>abc 14the message is: abc 15 16the server say: def 17client>>>