TCP实现socket通信(python)

1.  socket简介
2. UDP实现socket通信(python)
3. TCP实现socket通信(python)

1、套接字工作流程

1. 服务器端先初始化Socket，建立一个套接字
2. 与端口绑定(bind)，用 bind 函数来绑定一个端口号和 IP 地址。
3. 对端口进行监听(listen)，服务器调用 listen 函数，使服务器的这个端口和 IP 处于监听状态
4. 服务器调用accept阻塞，等待客户端连接。等待客户机的连接。
5. 客户机用 socket 函数建立一个套接字,设定远程 IP 和端口。
6. 客户机调用 connect 函数连接远程计算机指定的端口。
7. 服务器用 accept 函数来接受远程计算机的连接,建立起与客户机之间的通信。
8. 建立连接以后，客户机用 write 函数向 socket 中写入数据。也可以用 read 函数读取服务器发送来的数据。
9. 服务器用 read 函数读取客户机发送来的数据,也可以用 write 函数来发送数据。
10. 完成通信以后,用 close 函数关闭 socket 连接。

2、TCP客户端-发送数据

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"))

# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()

3、TCP服务端-接收数据 

from socket import *

# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcp_server_socket.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,1) # 在链接异常终止后，再次启动会复用之前的IP端口，防止资源没有释放而产生地址冲突

# 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'))

# 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()

防止启动的时候地址端口被占用，未被释放,可在bind前添加test.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)：

tcp_server_socket.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,1) # 在链接异常终止后，再次启动会复用之前的IP端口，防止资源没有释放而产生地址冲突

提示：当客户端发送空字符串时，服务端是不会收取的，这样就会倒是通讯终止在当前，可以通过控制客户端发送的内容来防止出现此问题。

tcp注意点

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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。
8. 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕
9. 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

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参考：

1. https://www.jianshu.com/p/f75bc9971169 作者：断尾壁虎V
2. https://blog.csdn.net/qq_26399665/article/details/52932755
3. https://www.cnblogs.com/daijingkun/p/10871976.html

最后

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