1、TCP介绍

TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Contron Protocol，缩写为TCP）是以中面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。由IETF的RFC793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

2、TCP特点

2.1、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上的传输。
• 双方间的数据传输都可以通过这一连接进行
• 完成数据交换后，双方必须断开连接，以释放系统资源。
• 这种连接是一对一的

2.2、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重传。

3）错误校验

• TCP用一个检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

4）流量控制和阻塞管理

• 流量控制用来避免主机发送的过快而使接收方来不及完全收下

3、TCP和UDP的不同点

• TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的
• UDP程序结构较简单
• TCP 是面向字节流的，UDP 是基于数据报的
• TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包
• TCP 保证数据顺序，UDP 不保证

4、UDP通信模型

5、TCP通信模型

6、TCP的客户端

'''
1、导入模块
2、创建socket套接字
3、建立TCP连接 connect（和服务器建立连接）
4、开始发送数据（到服务器）
5、关闭套接字
'''
# 1、导入模块
import  socket
# 2、创建socket套接字
#socket.SOCK_STREAM 是TCP的传输方式
#socket.SOCK_DGRAM 是UDP的传输方式
tcp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 3、建立TCP连接（和服务器建立连接）
tcp_client_socket.connect(("192.168.145.1",8080))
# 4、开始发送数据（到服务器）
tcp_client_socket.send("你好".encode())
#接收数据
recv_data=tcp_client_socket.recv(1024)
#解码
recv_text=recv_data.decode("GBK")
print(recv_text)
# 5、关闭套接字
tcp_client_socket.close()

7、TCP服务器

'''
1.导入模块
2.创建套接字
3.绑定端口和ip
4.开启监听(设置套接字为被动模式)
5.等待客户端连接
6.收发数据
7.关闭连接
'''

# 1.导入模块
'''
1.导入模块
2.创建套接字
3.绑定端口和ip
4.开启监听(设置套接字为被动模式)
5.等待客户端连接
6.收发数据
7.关闭连接
'''

# 1.导入模块
import  socket
# 2.创建套接字
tcp_serve_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 3.绑定端口和ip
tcp_serve_socket.bind(("",8080))
# 4.开启监听(设置套接字为被动模式)
#listen() 作用设置 tcp_serve_socket套接字为被动监听模式，不能再主动发送数据
#128 是允许最大的连接数，
tcp_serve_socket.listen(128)
while True:
    # 5.等待客户端连接
    #accept()开始接收客户端连接，程序会进入阻塞状态（等待客户端连接)
    #如果客户端连接后，程序自动解除阻塞
    #tcp_serve_socket.accept()的数据有两部分
    #1）返回了一个新的套接字socket
    #2）客户端的IP地址和端口号
    new_client_socket,client_ip_port=tcp_serve_socket.accept()
    # 6.收发数据
    while True:
        #recv会让程序再次阻塞，收到信息后解除阻塞
        recv_data=new_client_socket.recv(1024)
        #当接受的数据为空时表示客户端已经断开连接，服务端也要断开
        if recv_data:
            recv_text=recv_data.decode("UTF-8")
            print("接收到[%s]的信息是:%s"%(str(client_ip_port),recv_text))
        else:
            print("客户端已经断开连接")
            break
#new_client_socket.close() 表示不能再和当前的客户端通信了
new_client_socket.close()
# 7.关闭连接
#tcp_serve_socket.close() 表示程序不在接收客户端连接，已经连接的可以继续服务
tcp_serve_socket.close()

8、基于TCP的文件下载器

服务器.py

'''
1、导入模块
2、创建套接字
3、绑定端口
4、设置监听、设置套接字由主动为被动
5、接收客户端连接
6、接收客户端发送的文件名
7、根据文件名读取文件内容
8、把读取的内容发送给客户端(循环)
9、关闭和当前客户端的连接
10、关闭套接字
'''
# 1、导入模块
import socket
# 2、创建套接字
tcp_serve_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 3、绑定端口
tcp_serve_socket.bind(("",8080))
# 4、设置监听、设置套接字由主动为被动
tcp_serve_socket.listen(128)
while True:
    # 5、接收客户端连接
    new_client_socket,client_ip_port=tcp_serve_socket.accept()
    # 6、接收客户端发送的文件名
    recv_data=new_client_socket.recv(1024)
    file_name=recv_data.decode()
    print(file_name)
    try:
        # 7、根据文件名读取文件内容
        with open(file_name,"rb") as file:
        # 8、把读取的内容发送给客户端(循环)
            while True:
                file_data = file.read(1024)
                if file_data:  #判断是否读取到了文件的末尾
                    # 发送文件
                    new_client_socket.send(file_data)
                else:
                    break
    except Exception as e:
        print("文件%s下载失败"%file_name)
    else:
        print("文件%s下载成功"%file_name)

    # 9、关闭和当前客户端的连接
    new_client_socket.close()
# 10、关闭套接字
tcp_serve_socket.close()

客户端.py

'''
1、导入模块
2、创建套接字
3、建立连接
4、接收用户输入的文件名
5、发送文件名到服务器
6、创建文件，并且准备保存
7、接收服务器发送的数据，保存到本地(循环)
8、关闭套接字
'''
# 1、导入模块
import socket
# 2、创建套接字
tcp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 3、建立连接
tcp_client_socket.connect(("192.168.145.1",8080))
# 4、接收用户输入的文件名
file_name=input("请输入要下载的文件名:")
# 5、发送文件名到服务器
tcp_client_socket.send(file_name.encode())
# 6、创建文件，并且准备保存
with open("C:/Users/haoli/Desktop/"+file_name,"wb") as file:
   while True:
        # 7、接收服务器发送的数据，保存到本地(循环)
        file_data=tcp_client_socket.recv(1024)
        #判断数据是否传送完毕
        if file_data:
            file.write(file_data)
        else:
            break
# 8、关闭套接字
tcp_client_socket.close()

9、TCP三次握手

所谓三次握手是建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送三个包已确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发。

• 第一次握手：Client将标指SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，随后Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认

• 第二次握手：Server接收数据包后有标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态

• 第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并讲数据包发送给Server，Server检查ack是否为k+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进去ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client和Server之间可以开始传数据了
  

9、TCP四次挥手

• 第一次挥手:主机1(可以是客户端，也可以是服务器)，设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入 FIN_WAIT_1状态：这表示主机1没有数据要发送给主机2了

• 第二次挥手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgement number 为Sequence Number +1；主机1进入FIN_WAIT_2状态：主机2告诉主机1，我也没有数据要发送了，可以进行关闭连接了。

• 第三次挥手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭，同时主机2进入CLOSE_WAIT状态

• 第四次挥手：主机1收到2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段之后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后以然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，此时，主机1也关闭连接。

总结

• TCP面向连接、可靠i的、基于字节流的传输控制协议

• TCP的特点

   面向连接
   可靠传输
   	应答机制
   	超时重传
   	错误校验
   	流量管控和阻塞管理
  

• TCP通信模型

   TCP严格区分客户端和服务端
  

• TCP客户端

   导入模块
   创建套接字
   建立连接
   	tcp_client_socket.connect("服务端ip",服务端端口)
   发送数据
   	tcp_client_socket.send("发送的内容")
   接收数据
   	recv_data=tcp_client_socket.recv(1024)
   	recv_data是接收数据的二进制形式
   关闭套接字
  

• TCP客户端

   导入模块
   创建套接字
   绑定端口
   开启监听
   	tcp_serve_socket.listen(128)
   等待客户端连接 
   	new_client_socket,client_ip_port=tcp_serve_socket.accept()
   	new_client_socket 新的套接字，只是服务当前的客户端
   	client_ip_port 客户端的端口和IP地址
   使用新的套接字接收客户端发送的信息
   	new_client_socket.recv(1024)
   关闭新的套接字
   	new_client_socket.close()
   关闭服务器套接字
   	tcp_serve_socket.close()
  

  • TCP三次握手

     三次握手是TCP建立连接的时候发送的三个数据包
    

  • TCP四次挥手

    TCP断开连接的时候发送的四个数据包
    

最后

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