网络编程——TCP协议、UDP协议、socket套接字、粘包问题以及解决方法

TCP协议（流式协议）

当应用程序想通过TCP协议实现远程通信时，彼此之间必须先建立双向通信通道，基于该双向通道实现数据的远程交互，该双向通道直到任意一方主动断开才会失效

TCP协议的“三次握手” 和 “四次挥手”

三次握手建连接

1、客户端向服务端发送建立连接请求

2、服务端返回收到请求信息，同时向客户端发送连接请求

3、客户端接收到服务端发来的请求，返回连接成功给服务端，完成双向连接

建立好连接后，会有一个反馈机制

客户端往服务器发送请求，服务端必须返回响应，告诉客户端收到请求了，并且将服务端的数据一并返回给客户端

C ----> S ：一次请求，必须有一次响应

优点

数据安全

缺点

①：传输速度慢

②：洪水攻击

指的是通过伪造大量的请求，往对方服务器发送请求，导致对方服务器响应跟不上，以至于瘫痪

半连接池listen：限制用户在同一个时间段内的访问数量

四次挥手断连接

1、客户端向服务端发送断开连接的请求

2、服务端返回接收到请求的信息给客户端

3、服务端确认所有数据接收完成以后，再发送同意断开连接的请求给客户端

4、客户端返回收到断开连接的请求，给服务端

UDP协议

UDP协议也被称之为数据包协议

UDP协议的特点：

①：不需要建立连接

②：不需要知道对方是否收到

③：数据不安全，会丢包

④：传输速度快

⑤：能支持并发

⑥：不会粘包

⑦：无需先启动服务端再启动客户端

UDP的优点：

①：传输速度快

②：能支持并发

③：不会粘包

UDP的缺点：（致命缺点）

数据不安全，容易丢失

UDP的应用场景：早期的QQ聊天室

socket套接字通信

什么是socket？

socket是一个模块，又称套接字，用来封装互联网协议（应用层以下的层）

为什么要有socket？

socket可以实现互联网协议应用层以下的层的工作

提高开发效率

怎么使用socket？

# server.py文件

import socket

sever = socket.socket()

sever.bind(("127.0.0.1", 9527))

# 半连接池

sever.listen(5)     # 最多接受5个客户端发送的请求，实际上是6个

# conn：指的是服务端网客户端的通道

coon, addr = sever.accept()

# 接收客户端发送过来的消息

ret = coon.recv(1024)   # 一次可接受1024bytes的数据

print(ret)

# 关闭服务器

coon.close()

# client.py文件

"""

启动服务器后再启动客户端

"""

import socket

client = socket.socket()

client.connect(("127.0.0.1", 9527))

# 必须发送bytes类型的数据

# # 方式一

# client.send('hello'.encode('utf-8'))

# 方式二

client.send(b'hello')

粘包问题

TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。

问题一：无法确认对方发送过来数据的大小

问题二：在发送数据时间隔短并且数据量小的情况下，会将所有数据一次性发送

解决方法：确认对方的数据的大小

解决粘包问题（struct模块）

struct模块是什么？

是一个Python内置的模块，它可以将固定长度的数据，打包成固定格式的长度

常用的模式：i 模式

struct模块作用

可以将真实数据，做成一个固定长度的报头，客户端发送给服务器，服务器可以接收报头，然后对报头进行解包，获取真实数据的长度，进行接收即可

import struct

data = b'11111111111111'

print(len(data))

# 打包制作报头

header = struct.pack('i', len(data))

print(header)

print(len(header))

# 解包获取真实数据长度 ---> 得到一个元组，元组中第一个值是真实数据的长度

res = struct.unpack('i', header)[0]

print(res)

扩展例题

# srever.py文件

import socket

import struct

import subprocess

server = socket.socket()

server.bind(("127.0.0.1", 9527))

server.listen(5)

while True:

    coon, addr = server.accept()

    print(addr)

    while True:

        try:

            # 获取客户端传来的报头

            header = coon.recv(4)

            # 解包获取真实数据长度

            data_len = struct.unpack('i', header)[0]

            # 准备接收真实数据

            cmd = coon.recv(data_len)

            if len(cmd) == 0:

                continue

            cmd = cmd.decode('utf-8')

            if cmd == "q":

                break

            obj = subprocess.Popen(

                cmd, shell=True,

                stdout=subprocess.PIPE,

                stderr=subprocess.PIPE

            )

            result = obj.stdout.read() + obj.stderr.read()

            print("发送给客户端的真实数据长度为", len(result))

            header = struct.pack('i', len(result))

            print(len(header))

            coon.send(header)

            coon.send(result)

        except Exception as e:

            print(e)

            break

    coon.close()

# client.py文件

import struct

import socket

client = socket.socket()

client.connect(("127.0.0.1", 9527))

while True:

    cmd = input("客户端输入的内容>>>:")

    cmd_bytes = cmd.encode('utf-8')

    # 做一个报头

    header = struct.pack("i", len(cmd_bytes))

    print(len(header))

    client.send(header)

    # 待服务器确认长度后，发送真实数据长度

    client.send(cmd_bytes)

    # 接收服务端返回的报头

    header = client.recv(4)

    # 解包，接收服务端返回的真实数据

    data_len = struct.unpack('i', header)[0]

    result = client.recv(data_len)

    print("接收服务端返回的真实数据长度为：", len(result))

    print(result.decode('gbk'))