Python?socket之TCP通信及下載文件的實(shí)現(xiàn)
TCP簡介
TCP介紹
TCP協(xié)議,傳輸控制協(xié)議(英語:Transmission Control Protocol,縮寫為 TCP)是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議,由IETF的RFC 793定義。
TCP通信需要經(jīng)過創(chuàng)建連接、數(shù)據(jù)傳送、終止連接三個步驟。
TCP通信模型中,在通信開始之前,一定要先建立相關(guān)的鏈接,才能發(fā)送數(shù)據(jù),類似于生活中,“打電話”
TCP特點(diǎn)
1. 面向連接
通信雙方必須先建立連接才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,雙方都必須為該連接分配必要的系統(tǒng)內(nèi)核資源,以管理連接的狀態(tài)和連接上的傳輸。
雙方間的數(shù)據(jù)傳輸都可以通過這一個連接進(jìn)行。
完成數(shù)據(jù)交換后,雙方必須斷開此連接,以釋放系統(tǒng)資源。
這種連接是一對一的,因此TCP不適用于廣播的應(yīng)用程序,基于廣播的應(yīng)用程序請使用UDP協(xié)議。
2. 可靠傳輸
1)TCP采用發(fā)送應(yīng)答機(jī)制
TCP發(fā)送的每個報文段都必須得到接收方的應(yīng)答才認(rèn)為這個TCP報文段傳輸成功
2)超時重傳
發(fā)送端發(fā)出一個報文段之后就啟動定時器,如果在定時時間內(nèi)沒有收到應(yīng)答就重新發(fā)送這個報文段。
TCP為了保證不發(fā)生丟包,就給每個包一個序號,同時序號也保證了傳送到接收端實(shí)體的包的按序接收。然后接收端實(shí)體對已成功收到的包發(fā)回一個相應(yīng)的確認(rèn)(ACK);如果發(fā)送端實(shí)體在合理的往返時延(RTT)內(nèi)未收到確認(rèn),那么對應(yīng)的數(shù)據(jù)包就被假設(shè)為已丟失將會被進(jìn)行重傳。
3)錯誤校驗(yàn)
TCP用一個校驗(yàn)和函數(shù)來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有錯誤;在發(fā)送和接收時都要計算校驗(yàn)和。
4) 流量控制和阻塞管理
流量控制用來避免主機(jī)發(fā)送得過快而使接收方來不及完全收下。
TCP與UDP的不同點(diǎn)
TCP | UDP | |
1 | TCP的傳輸是可靠傳輸。 | UDP的傳輸是不可靠傳輸。 |
2 | TCP是基于連接的協(xié)議,在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前,必須和對方建立可靠的連接。 | UDP是和TCP相對應(yīng)的協(xié)議,它是面向非連接的協(xié)議,它不與對方建立連接,而是直接把數(shù)據(jù)包發(fā)送出去 |
3 | TCP是一種可靠的通信服務(wù),負(fù)載相對而言比較大,TCP采用套接字(socket)或者端口(port)來建立通信。 | UDP是一種不可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),負(fù)載比較小。 |
4 | TCP和UDP結(jié)構(gòu)不同,TCP包括序號、確認(rèn)信號、數(shù)據(jù)偏移、控制標(biāo)志(通常說的URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN)、窗口、校驗(yàn)和、緊急指針、選項(xiàng)等信息。 | UDP包含長度和校驗(yàn)和信息。 |
5 | TCP提供超時重發(fā),丟棄重復(fù)數(shù)據(jù),檢驗(yàn)數(shù)據(jù),流量控制等功能,保證數(shù)據(jù)能從一端傳到另一端。 | UDP不提供可靠性,它只是把應(yīng)用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)報發(fā)送出去,但是并不能保證它們能到達(dá)目的地。 |
6 | TCP在發(fā)送數(shù)據(jù)包前在通信雙方有一個三次握手機(jī)制,確保雙方準(zhǔn)備好,在傳輸數(shù)據(jù)包期間,TCP會根據(jù)鏈路中數(shù)據(jù)流量的大小來調(diào)節(jié)傳送的速率,傳輸時如果發(fā)現(xiàn)有丟包,會有嚴(yán)格的重傳機(jī)制,故而傳輸速度很慢。 | UDP在傳輸數(shù)據(jù)報前不用在客戶和服務(wù)器之間建立一個連接,且沒有超時重發(fā)等機(jī)制,故而傳輸速度很快。 |
7 | TCP支持全雙工和并發(fā)的TCP連接,提供確認(rèn)、重傳與擁塞控制。 | UDP適用于哪些系統(tǒng)對性能的要求高于數(shù)據(jù)完整性的要求,需要“簡短快捷”的數(shù)據(jù)交換、需要多播和廣播的應(yīng)用環(huán)境。 |
tcp通信模型
udp通信模型中,在通信開始之前,不需要建立相關(guān)的鏈接,只需要發(fā)送數(shù)據(jù)即可,類似于生活中,“寫信”
tcp通信模型中,在通信開始之前,一定要先建立相關(guān)的鏈接,才能發(fā)送數(shù)據(jù),類似于生活中,“打電話”
tcp注意點(diǎn)
- tcp服務(wù)器一般情況下都需要綁定,否則客戶端找不到這個服務(wù)器
- tcp客戶端一般不綁定,因?yàn)槭侵鲃渔溄臃?wù)器,所以只要確定好服務(wù)器的ip、port等信息就好,本地客戶端可以隨機(jī)
- tcp服務(wù)器中通過listen可以將socket創(chuàng)建出來的主動套接字變?yōu)楸粍拥?,這是做tcp服務(wù)器時必須要做的
- 當(dāng)客戶端需要鏈接服務(wù)器時,就需要使用connect進(jìn)行鏈接,udp是不需要鏈接的而是直接發(fā)送,但是tcp必須先鏈接,只有鏈接成功才能通信
- 當(dāng)一個tcp客戶端連接服務(wù)器時,服務(wù)器端會有1個新的套接字,這個套接字用來標(biāo)記這個客戶端,單獨(dú)為這個客戶端服務(wù)
- listen后的套接字是被動套接字,用來接收新的客戶端的鏈接請求的,而accept返回的新套接字是標(biāo)記這個新客戶端的
- 關(guān)閉listen后的套接字意味著被動套接字關(guān)閉了,會導(dǎo)致新的客戶端不能夠鏈接服務(wù)器,但是之前已經(jīng)鏈接成功的客戶端正常通信,因?yàn)閍ccept返回了新的套接字。
- 關(guān)閉accept返回的套接字意味著這個客戶端已經(jīng)服務(wù)完畢
- 當(dāng)客戶端的套接字調(diào)用close后,服務(wù)器端會recv解堵塞,并且返回的長度為0,就是recv()返回為空, sendto不能發(fā)送空消息,因此服務(wù)器可以通過返回數(shù)據(jù)的長度來區(qū)別客戶端是否已經(jīng)下線
代碼:
TCPServer:
import socket tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_server.bind(("0.0.0.0", 8080)) # 將套接字將默認(rèn)的主動模式改成被動模式(監(jiān)聽模式) tcp_server.listen(128) ret = tcp_server.accept() print(ret) tcp_server.close()
TCPClient:
import socket tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_client.connect(("192.168.1.12", 8080)) tcp_client.send("hello,world!!!".encode("utf-8")) tcp_client.close()
運(yùn)行結(jié)果:
TCP服務(wù)端與客戶端消息通信:
代碼:
TCPServer:
import socket import threading tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_server.bind(("", 8080)) # 將套接字將默認(rèn)的主動模式改成被動模式(監(jiān)聽模式) tcp_server.listen(128) client_socket, client_info = tcp_server.accept() def deal_msg(): while True: data = client_socket.recv(1024) print(data) # 當(dāng)客戶端關(guān)閉了連接,服務(wù)端的連接套接字也會繼續(xù)執(zhí)行接收函數(shù),但返回的是空字符串,這時服務(wù)端的連接套接字就可以關(guān)閉了 if data == "": break client_socket.close() threading.Thread(target=deal_msg).start() print(client_socket, client_info) tcp_server.close()
TCPClient:
import socket import time tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_client.connect(("192.168.1.12", 8080)) while True: time.sleep(2) tcp_client.send("hello,world!!!".encode("utf-8")) # tcp_client.close()
下載文件:
TCPDownloaderServer:
import socket import threading tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_server.bind(("0.0.0.0", 8080)) tcp_server.listen(128) tcp_client, clint_info = tcp_server.accept() def send_file(): with open("./test.txt", "rb") as fp: while True: byteData = fp.read(128) print(byteData) if byteData: tcp_client.send(byteData) else: break tcp_client.close() threading.Thread(target=send_file).start() tcp_server.close()
TCPDownloaderClient:
import socket tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_client.connect(("192.168.1.12", 8080)) with open("./test2.txt", "wb") as fp: while True: data = tcp_client.recv(1024) print(data) if data.decode("utf-8") == "": break fp.write(data) tcp_client.close()
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