TCP通信

1.前期回顾

1.1 IP地址

IP地址标识电脑，端口标识程序

1.2 socket套接字

一种通信手段

套接字用完一定要关闭

sendto 两个参数内容为bytes类型的，IP是字符串，端口是数字

recvfrom（）括号里面加1024的倍数，表示接收长度

绑定端口：bind（）里面加元组，IP加端口

IP为空表示绑定本机的所有ip，如果填了某一个IP表示绑定了某一张网卡，只能接受这一网卡的消息。但是127.0.0.1绑定后，只能是本机给本机发送消息（其他人是发送不了的，因为此IP表示的是自己的电脑）

2.TCP

2.1 学习目标

理解UDP与TCP两种套接字的不同点

理解send recv函数的功能

理解服务器中bind listen accpet 函数的功能

2.2 重要的小点，无序，乱

优秀的软件背后都有一个服务器，来支撑客户端的服务
一般的服务器指的是硬件，编程里面的服务器指的是程序（软件），称为服务器应用程序
客户端是享受服务的，服务器是提供服务的
两种电话：总机(接受呼叫转接到分机)和分机(和客户进行通信)
总机一般是不会停机的
等待服务区：已经拨通，但是还没有被服务过的"listen(128)"代表的是最大有128个等待的
listen是将主动--->被动接听(listen可以将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，只有被动接听模式才能接受请求)
远程拷贝 scp -r 目标用户名@目标主机IP地址：/目标文件的绝对路径 /保存到本机的绝对/相对路径 拷贝单个文件可以不加-r拷贝木录时必须加 本地文件到远程(是在本地的桌面进行，不要ssh到Ubuntu) scp 123.txt python@192.168.33.113:~/Desktop/ 本地目录到远程 scp -r FolderName RemoteUserName@RemoteHostIp:RemoteFolder scp -r FolderName RemoteHostIp:RemoteFolder 远程文件到复制到本地(是在本地的桌面进行，不要ssh到Ubuntu) scp python@192.168.33.113:~/Desktop/123.txt ./ 远程目录到本地 scp -r RemoteUserName@RemoteHostIp:RemoteFolder FolderName scp -r RemoteHostIp:RemoteFolder FolderName
服务器的流程是固定的 bind --> listen ---> accept

2.3 TCP简介

简称：传输控制协议（Transmission Control Protocol）

特点：面向连接、可靠传输、*基于字节流（讲完之后就明白了，暂时忽略）

步骤：创建连接，数据传送，终止连接

使用场景：HTTP / HTTPS / FTP

QQ文件传输

浏览器

面向连接

建立链接/通信/关闭链接

可靠传输

应答机制ACK

超时重传

错误校验，奇偶校验（00010110最后一个“0”前面每一位看看加起来是不是原先的奇数或偶数）

拥塞控制根据实时情况调整发送速度

*基于字节流

最小单位是字节可能造成的现象：多次发送一次接收的线程

这次没有接收完的（超过了最大长度，超出的下次接收）会在下次接收，并不会消失

TCP对比UDP(重点)

可靠 --不可靠

面向连接 --面向无连接

保证顺序 --不保证发送包的顺序和接收顺序是一致的

不支持广播 --UDP支持广播

字节流协议 --用户数据报协议

2.4 TCP客户端

import socket
# 两个参数  第二个是字节流类型
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 创建和服务器的连接  参数是服务器地址（ip，端口）
data = input("请输入你要发送的内容：")
ip = input("ip：")
port = int(input("端口："))

tcp_socket.connect((ip,port))


# send(bytes类型数据)
tcp_socket.send(data.encode())
tcp_socket.close()

#接收数据
recv_data = tcp_socket.recv(1024)
print(recv_data.decode())

接收数据阻塞等待数据 recv返回值一般情况下就是对方发的数据；如果对方断开了链接返回值为“ ”

#接收数据
recv_data = tcp_socket.recv(1024)
# if recv_data == b'':
if not recv_data:
   print("对方断开了连接,,,,,,,,")
else:
   print(recv_data.decode('gbk'))

2.5 数据的收发(重点)

创建套接字对象 = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

链接套接字对象.connect((服务器IP，端口))

IP与端口是一个元组，记得写括号

接收 bytes类型数据 = 套接字对象.recv(本次接收的最大长度)

如果接受的是来自Windows服务器的数据，需要转换成gbk格式

recv_data.decode('gbk')

只有数据，没有地址，因为一开始就建立了链接

如果对方断开了链接数据为空字节b' '

否则就是通信的数据

发送套接字对象.send(data.encode())

括号里为bytes类型的数据

关闭套接字对象.close()

2.6 TCP服务器

2.6.1TCP给1个客户端服务

如果我的服务器想被别人发现，那么就需要绑定bind
listen将主动变为被动，只有被动才能被接收
accept将等待区的用户接到分机
- 上面的每次只能服务一个客服端
- 遗留问题Adress already in use

import socket


# 1 总机 - 创建TCP套接字<服务器套接字 监听套接字>
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2 固定号码 - 固定端口
server_socket.bind(('', 10010))

# 3 安装客户服务系统 -  主动-> 被动监听模式
server_socket.listen(128) #128表示有128个接通但是没没被服务过的

# 4 从等待服务区取出一个客户端用以服务 转接到分机 - 接受连接   accept 接受连接
# (和客户端关联起来的套接字对象<socket.socket>, 客户端套接字地址('192.168.33.110', 46080))
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print("接受到了来自%s的连接请求" % str(client_address))

while True:
   # 5 使用分机进行深入交流 echo回射
   recv_data = client_socket.recv(1024)
   print("接收到了数据:%s" % recv_data.decode())
   client_socket.send(recv_data)#回射服务器
   if not recv_data:
       print("客户端下线了")
       break

# 6 分机挂机
client_socket.close()
# 7 总机挂机
server_socket.close()

2.6.2TCP给多个客户端服务

改进代码

import socket


# 1 总机 - 创建TCP套接字<服务器套接字 监听套接字>
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2 固定号码 - 固定端口
server_socket.bind(('', 10010))

# 3 安装客户服务系统 -  主动-> 被动监听模式
server_socket.listen(128)

while True:
   # 4 从等待服务区取出一个客户端用以服务 转接到分机 - 接受连接
   # (和客户端关联起来的套接字对象<socket.socket>, 客户端套接字地址('192.168.33.110', 46080))
   client_socket, client_address = server_socket.accept()
   print("接受到了来自%s的连接请求" % str(client_address))

   while True:
       # 5 使用分机进行深入交流 echo回射
       recv_data = client_socket.recv(1024)
       print("接收到了数据:%s" % recv_data.decode('gbk'))
       client_socket.send(recv_data.decode('gbk').encode())
       if not recv_data:
           print("客户端下线了")
           break

   # 6 分机挂机
   client_socket.close()

# 7 总机挂机
server_socket.close()

2.7 案例（文件下载客户端）

百度网盘、邮件等都是TCP的例子

import socket
# 1.建立和服务器的连接
# 1.1用户输入ip地址和端口
IP = input("服务器ip:")
port =int( input("服务器端口："))
# 1.2创建tcp的套接字
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 1.3连接服务器
tcp_socket.connect((IP,port))
# 2.向服务器发送需要下载的文件名称
# 2.1用户输入文件名称
file_name = input("需要下载的文件名称：")
# 2.2发送
tcp_socket.send(file_name.encode())
# 3.一边接收文件数据，一边写入文件   完后：关闭套接字  文件
# 3.1打开文件用于保存  接收到的数据（文件的大小一般是1024或整数倍
#                                    ，太大没用，网卡有限制，4k/16左右就可以了）
file = open("下载" + file_name,"wb")  # 为了减少代码，方便统一，全为二进制
while True:
   # 3.2接收数据，写入文件
   file_data = tcp_socket.recv(4096)
   #  3.3如果数据是‘’传输完成  关闭文件  套接字   ； 否则继续3.2步骤
   if not file_data:
       print("文件下载完成.....")
       file.close()
       tcp_socket.close()
       break
   file.write(file_data)

2.8 案例（文件下载服务器）

流程：

1创建服务器套接字 --->2 绑定端口监听 ----> 3接受链接请求 ----> 4接受到来自客户端的文件名 ----> 5根据文件名读取文件数据 ----> 6发送文件数据 ----> 7关闭文件 ----> 8关闭套接字 ----> 9再执行第4步

import socket
def main():
   # 1 接受用户的连接请求
   # 1.1 创建服务器套接字 -- 接受请求，将请求转接到客户端关联的套接字上去
   server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
   # 1.2 绑定端口  让别人发现我们
   server_socket.bind(('', 1111))
   # 1.3 监听
   server_socket.listen(128)  # 128是一个经验值，记住，常用
   while True:
       # 1.4 接受连接  返回值是元祖（客户端关联的套接字对象，客户端地址）
       client_socket, client_address = server_socket.accept()
       print("接受到来自%s的连接请求" % str(client_address))
       # 2 接收文件名称 -
       # 2.1使用和客户端关联的套接字对象  接收数据
       file_name = client_socket.recv(4096)
       if not file_name:
           print("客户端断开连接......")
           client_socket.close()
           continue
       # 2.2文件名解码称str类型
       file_name = file_name.decode()
       #  3 根据文件名称 读取文件数据 发送给客户端
       # 3.1打开指定文件名称的文件  用以读取
       with open(file_name,"rb") as file:# 读完之后交给with自动关闭，记住语法

           # 3.2（边读边发）这里比较小，直接读取出整个文件的数据
           file_data = file.read()  # 如果文件大，可能存在程序奔溃的风险
           # file.close()
           # 3.3 将数据发送给客户端
           client_socket.send(file_data)
       #  4 如果传输完成 关闭文件，关闭套接字
       client_socket.close()
if __name__ == '__main__':
   main()

2.9 了解TCP的三次握手

三次握手目的：建立链接

SYN同步请求--建立链接的请求 seq代表序号

ACK应答

ACK再次应答

SYN=1 1代表这个包有同步请求的功能大写的ACK代表着标志，标志之一代表设置

ack=J + 1 代表收到了

对于服务器必须三次握手，已经完成三次握手的连接，称为全连接

未完成三次握手的连接，称为半连接

listen可以实现将半连接和全连接分成两类，分别存放在不同的空间

listen(128)作用

1 主动 -> 监听

2 参数含义，Linux中表示已就绪队列长度，其他平台一般表示二者综合

（128单位是个，表示最多容纳128个客户端，其他人再链接就连不上了）

accept作用

从已就绪队列中取出一个全连接用以通信

connect作用

发起并且完成和服务器之间的三次握手建立连接

2.9 了解TCP的4次挥手

FIN表示完成

除非双方都断开才能完成断开链接，只有一端断开是完不成的

主动端和被动端

意义：忽略2MSL时间(进行补充)

目的：解决前面历史遗留问题

现象：服务器立即重启出现。Address in use地址使用中

表面原因：TCP标准规定了凡是主动断开连接的一方，必须保持该连接资源一端时间2MSL而不被释放 2MSL时间：30s到2min

深层原因：为了更加彻底断开TCP连接

最后一次ACK可能会丢失

解决问题：使用地址重用选项--忽略2MSL时间

套接字对象.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)

3.显示时间

先导入time模块

time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')

上面的结果可以直接使用字符串进行接收

3.1 智能机器人客户端

import socket
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
tcp_socket.connect(("192.168.191.5",10086))
print("欢迎使用TCP通信软件".center(36,'='))
print("小闫出品，必属精品".center(35,'-'))

while True:
   b = input("请输入你要问的问题：")
   if not b:
       print("欢迎下次使用")
       break
   tcp_socket.send(b.encode())
   a = tcp_socket.recv(1024)
   print("智能机器人回复您：%s" % a.decode())
   print('='*40)

3.2 智能机器人服务器

import socket

import time

"""
1.自己写tcp客户端以及服务端
2.发送"你好"、"hello"等，会回复"你好"
3.发送"名字"、"name"等关键词，会回复"我是python29号"
4.发送"时间"、"time"等关键词，会回复"当前时间是：xx:xx:xx(当前时间)"
   提示：显示时间：time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(time.time()))
        可简写为：time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime())
        可简写为：time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
……自行添加
"""
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
server_socket.bind(('',10086))
server_socket.listen(128)
client_socket,client_adress = server_socket.accept()
print("%s连接了您" % str(client_adress))
while True:

   new_data = client_socket.recv(1024)
   data = new_data.decode()
   if "你好" in data or"hello" in data:
       client_socket.send('你好'.encode())
   elif "名字" in data or"name" in data:
       client_socket.send('我是python29号'.encode())
   elif "时间" in data or "time" in data:
       client_socket.send(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S').encode())
   elif not data:
       print("下线")
       break
   else:
       client_socket.send("我不能明白您的意思，好尴尬啊...".encode())
client_socket.close()

3.3 尬聊机器人

import socket
import random

"""
实现局域网内的点对点聊天机器人程序。
使用TCP协议编写 socket 程序，分别实现消息的发送端和接收端
服务端记录客户端发送的消息，并进行随机回复
当客户端发送Bye时结束聊天
"""
def main():
   tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
   tcp_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
   tcp_socket.bind(('',10086))
   tcp_socket.listen(128)
   list = []
   while True:
       client_socket,client_address = tcp_socket.accept()

       print("与%s建立连接...." % str(client_address))
       while True:
           data = client_socket.recv(1024)
           new_data = data.decode()
           list.append(new_data)
           n = random.randint(0,(len(list)-1))
           client_socket.send(list[n].encode())
           if not data:
               print("客户端断开连接...")
               break
       client_socket.close()

if __name__ == '__main__':
   main()