1.网络七层模型及主要协议
2.TCP的“三次握手”和四次挥手
三次握手
Step1:首先客户端向服务器端发送一段TCP报文;
Step 2:服务器端接收到来自客户端的TCP报文之后,结束LISTEN阶段,并返回一段TCP报文;
Step 3:客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的TCP报文之后,明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的,结束SYN-SENT阶段,并返回最后一段TCP报文。
此后客户端和服务器端进行正常的数据传输。
四次挥手
Step 1:首先客户端想要释放连接,向服务器端发送一段TCP报文;
Step 2:服务器端接收到从客户端发出的TCP报文之后,确认了客户端想要释放连接,随后服务器端结束ESTABLISHED阶段,进入CLOSE-WAIT阶段(半关闭状态)并返回一段TCP报文;
Step 3:服务器端自从发出ACK确认报文之后,经过CLOSED-WAIT阶段,做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备,再次向客户端发出一段TCP报文;
Step 4:客户端收到从服务器端发出的TCP报文,确认了服务器端已做好释放连接的准备,结束FIN-WAIT-2阶段,进入TIME-WAIT阶段,并向服务器端发送一段报文。
服务器端收到从客户端发出的TCP报文之后结束LAST-ACK阶段,进入CLOSED阶段。由此正式确认关闭服务器端到客户端方向上的连接。
3.socket
socket(简称 套接字)是进程间通信的一种方式,它与其它进程间通信的一个主要不同是:socket 可以实现不同机器间的进程通信。
下面是简单的Case,帮助理解。
客户端
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM ##表示创建一个客户端的socket client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##SOCK_STREAM --表示TCP; SOCK_DGRAM--表示UDP; ##定义一个连接的目标 con_address = ("IP地址",端口号) ##告诉客户端要连接的服务器的地址和端口号 client.connect(con_address) ##发送data client.send("python学习笔记".encode("utf-8")) ##关闭 socket.close()
服务端,创建socket服务器
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM ##创建一个socket对象 server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##绑定端口号 server.bind("",端口号) ##第一个参数为空字符串时,表示本机的IP ##开启监听状态 server.listen(5) ###参数为整型,表示消息可堆积的数量。 while true: socket, addr_info = server.accept() ##阻塞的,表示没有连接的时候,一直等待。返回值为socket 和 addr_info。wait for an incoming connection. Return a new socket representing the connection, and the address of the client. For IP sockets ,the address info is a pair (hostaddr,port). ##打印下 print(socket, addr_info) ##读取接受到的信息 recv_data = socket.recv(512).decode("utf-8") ##512是我们定义的bufsize.这个方法返回的是bytes。 print("{}发送过来的消息是:{}" .format(addr_info[0] , recv_data)) ##关闭 socket.close()
4.客户端+服务器 交互通信(单信息交叉)
客户端
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM ##表示创建一个客户端的socket client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##SOCK_STREAM --表示TCP; SOCK_DGRAM--表示UDP; ##定义一个连接的目标 con_address = ("IP地址",端口号) ##告诉客户端要连接的服务器的地址和端口号 client.connect(con_address) while True: msg = input("客户端输入:") client.send(msg.encode("utf-8")) if msg == "byebye": break ##接受服务器端的msg recv_data = socket.recv(512).decode("utf-8") ##512是我们定义的bufsize.这个方法返回的是bytes。 print("服务器端发送过来的消息是:{}" .format(recv_data)) if recv_data == "byebye": break ##关闭 socket.close()
服务端
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM ##创建一个socket对象 server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##绑定端口号 server.bind("",端口号) ##第一个参数为空字符串时,表示本机的IP ##开启监听状态 server.listen(5) ###参数为整型,表示消息可堆积的数量。 while True: socket, addr_info = server.accept() ##阻塞的, while True: ###保证可以对多个客户端,不能因为一个客户端,关闭所有。 ##读取接受到的信息 recv_data = socket.recv(512).decode("utf-8") print("客户端发送过来的消息是:{}" .format(recv_data)) if recv_data == "byebye": ##如果客户端说byebye,就退出 break msg = input("服务器端输入:") socket.send(msg.encode("utf-8")) if msg == "byebye" : ##如果我们说了byebye,退出 break ##关闭 socket.close() print(addr_info,"离开了!")
5.借助线程,一方可以发送多个消息
即客户端与服务端之间的通信不必要限制为一来一回,一问一答
服务端
##服务器端,创建socket服务器 from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM from threading import Thread ##创建一个socket对象 server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##绑定端口号 server.bind("",端口号)##第一个参数为空字符串时,表示本机的IP ##开启监听状态 server.listen(5) ###参数为整型,表示消息可堆积的数量 ##任务 def send_msg(socket) while True: msg = input("输入要发送的消息:") socket.send(msg.encode("utf-8")) def recv_msg(socket) while Ture:##可以持续收消息 data=socket.recv(512).decode("utf-8") if len(data)==0: break print("收到客户端的消息是",data) while True: socket, addr_info = server.accept() ##阻塞的 t_send = Thread(target=send_msg, args=(socket,)) t_recv = Thread(target=recv_msg, args=(socket,)) t_send.start() t_recv.start()
客户端
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM from threading import Thread ##表示创建一个客户端的socket client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##SOCK_STREAM --表示TCP; SOCK_DGRAM--表示UDP; ##定义一个连接的目标 con_address = ("IP地址",端口号) ##告诉客户端要连接的服务器的地址和端口号 client.connect(con_address) ##任务 def send_msg(socket) while True: msg = input("输入要发送的消息:") socket.send(msg.encode("utf-8")) def recv_msg(socket) while Ture:##可以持续收消息 data=socket.recv(512).decode("utf-8") if len(data)==0: break print("收到服务器端的消息是",data) t_send = Thread(target=send_msg, args=(client,)) t_recv = Thread(target=recv_msg, args=(client,)) t_send.start() t_recv.start()
6.web客户端访问
不写专门的客户端,借助web进行访问,并且支持多个web同时访问(通过协程实现)。
web Server 的代码(服务端)
""" cilent:浏览器客户端 浏览器发出请求(request),Server端返回响应(response)。 request 包含:request 行(里面有请求方法--get,协议--HTTP/1.1)、请求头【键值对】、请求体(POST请求时的数据)。 response 包含:response 行(里面有协议--HTTP/1.1,状态--例如200 ok)、响应头【键值对】、响应体(数据)。 """ ##服务器端,创建socket服务器 import gevent ##导入协程的包 import gevent import monkey ##注意此时的socket 一定要来自gevent 的包,进行了继承和封装 ##from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM from gevent import socket from threading import Thread monkey.patch_all() ##创建一个socket对象 server = socket.socket() ##绑定端口号 server.bind("",端口号)---第一个参数为空字符串时,表示本机的IP ##开启监听状态 server.listen(5) ###参数为整型,表示消息可堆积的数量 ##处理客户端的访问 def handle_client(socket) recv_data = socket.recv(512).decode("utf-8") print(recv_data) ##每次访问返回的信息是 msg ="欢迎来此访问!" ##格式化response,需要有响应行、响应头 resp_line = "HTTP/1.1 200 OK " ## 格式有换行要求 resp_header = "Content-Type:text/html charset=utf-8 Server:testServer " resp= resp_line + resp_header +" "+msg ##拼凑完整的返回体。注意返回体结束结尾需是两个换行,添加一个 socket.send(resp.encode("utf-8")) socket.colse() ##聊天结束 while True: socket, addr_info = server.accept() print(addr_info,"请求访问!") gevent.spawn(handle_cilent,socket)
7.socket 常用函数和方法的梳理
类型 | 函数或方法 | 解释 |
服务端套接字函数 |
s.bind() |
绑定(主机,端口号)到套接字 |
s.listen() |
开始TCP监听 |
|
s.accept() |
被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来 |
|
客户端套接字函数 | s.connect() | 主动初始化TCP服务器连接 |
s.connect_ex() | connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常 | |
公共用途的套接字函数 |
s.recv( | 收TCP数据 |
s.send() | 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完) | |
s.sendall() |
发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完) |
|
s.recvfrom() | 接收UDP数据 | |
s.sendto() | 发送UDP数据 | |
s.getpeername() | 连接到当前套接字的远端的地址 | |
s.getsockname() | 当前套接字的地址 | |
s.getsockopt() | 返回指定套接字的参数 | |
s.setsockopt() | 设置指定套接字的参数 | |
s.close() | 关闭套接字 | |
面向锁的套接字方法 | s.setblocking() | 设置套接字的阻塞与非阻塞模式 |
s.settimeout() | 置阻塞套接字操作的超时时间 | |
s.gettimeout() | 获取阻塞套接字操作的超时时间 | |
面向文件的套接字方法 | s.fileno() | 套接字的文件描述符 |
s.makefile() | 创建一个与该套接字相关的文件 |
参考
1.TCP/IP协议(一)网络基础知识 网络七层协议
https://www.cnblogs.com/wanghuaijun/p/10092930.html
2.计算机各层网络协议
https://www.cnblogs.com/weiliuyby/p/8030175.html
3.Python3之socket编程
https://www.cnblogs.com/zhangyingai/p/7097922.html
4.详解 TCP 连接的“ 三次握手 ”与“ 四次挥手 ”
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654225744653405133&wfr=spider&for=pc