tcp和udp

一、概念

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)与UDP(User Data Protocol,用户数据协议)是互联网传输数据较为常用的协议，我们熟知的HTTP就是基于TCP的。

二、区别

 

1. 连接类型：TCP是面向连接的协议，要传输数据必须先进行连接，就是常说的“三次握手”，握手成功建立连接之后才能进行数据的传输交互，如同微信视频聊天需要对方接受才能彼此看到。UDP是非面向连接的协议，发送数据时不管对方状态直接发送，无需建立连接，如同微信发送一个消息或者语音信息，对面在不在线无所谓。

 

2. 传输开销： 由于二者特性的差异，TCP在传输数据过程中，接收方接收数据包时也会向发送方反馈数据包，因为会造成额外通信开销。UDP接收方则不会进行反馈，因此不会有这方面的额外开销。

 

3. 速度：TCP相较于UDP较慢，这也主要是因为TCP有一个连接的过程而UDP没有。

 

常见基于TCP的应用：HTTP、WebSocker、重要数据文件传输等

 

常见基于UDP的应用：QQ等部分实时通信软件、视频/音频下载传输等

 

三、tcp三次握手、四次挥手

三次握手：客户端请求服务器连接。

 客户端发送一个带有 SYN =1 标志的请求，同时随机生成一个 seq 序列号

服务端收到后，发送一个确认标志 ACK =1 和确认序列号 ack = seq+1，同时发送一个 SYN =1 标志以及序列号 seq 给客户端。这时，对客户端来说，收发消息都没有问题。但是，对服务器来说，仅仅是收到了客户端的连接请求，不能确认客户端是否收到了确认回应

第三次握手，客户端发送 ACK 确认标志以及序列号 ack

四次挥手：客户端请求服务器断开连接。

 客户端发送一个 FIN =1 的标志以及序列号 seq 给服务端

这个时候服务端可能还有数据没有传输结束，所以只是给客户端发送一个确认标志 ACK 和序列号

等传输完所有数据之后，服务器会发送一个 FIN =1 标志以及 seq 序列号给客户端，表示可以断开连接

客户端再发送一个确认标志 ACK = 1 以及序列号给服务端，断开连接

四、tcp的基本语法

 

#客户端
import socket
#1、创建socket对象
sk = socket.socket()
#2、与服务端建立连接
sk.connect((IP,端口号))
#3、发送数据
sk.send("发送内容")
#4、关闭
sk.close


#服务端
import socket
#1、创建socket对象
sk = socket.socket()
#2、绑定对应的ip和端口号
sk.bind((ip,端口号))
#3、开启监听
sk.listen()
#4、建立连接（三次握手）
conn,addr = sk.accept()
#5、处理收发数据的逻辑
res = conn.recv(1024)#接收数据的大小
#6、四次挥手
conn.close()
#7、退还端口
sk.close

 

五、udp的基本语法

#客户端
import socket
#1、创建udp对象
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#2、收发数据
#发
msg = "发送数据"
sk.sendto(msg.encode(),(ip,端口号))

#收
msg,server_addr = sk.recvfrom(1024)#接收文件大小

#3、关闭连接
sk.close()






#服务端
import socket
#1、创建udp对象
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#2、绑定地址端口号
sk.bind((ip,端口号))
#3、udp服务，在一开始只能接收数据
#收
msg,cli_addr = sk.recvfrom(1024)
#发
msg = "发送数据"
sk.sendto(msg.encode(),cli_addr )
#4、关闭数据
sk.close()

六、注意

#socket使用后必须退还端口，以便下次重复使用
#如果不退还端口，下次使用会报出端口占用的错误
#端口重复使用可以在bind绑定端口之前，加上一句话，保证端口重复使用
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)

七、黏包

1、产生黏包的原因

因为 tcp协议发送数据是以流的形式发送，网络传输数据的速度可能会快过接收方处理数据的速度，udp是以报文形式发送

2、解决黏包

解决黏包的方式有多种，比如

1）、客户端或服务端添加sleep阻塞

2）、客户端或服务端添加边界符

3）、struct模块

3、struct模块

pack()方法将任意长度的 数字 打包成新的数据，这个新数据的长度是固定

pack()方法第一个参数是格式，第二个参数是整数（数据的长度）

unpack()方法将固定长度的 数字 解包成打包前数据真实的长度

第一个参数是格式，第二个参数是pack（）方法打包后生成的新数据，返回值是一个元组，元组中放着打包前数据真实长度

如果打包的数据量非常的巨大，就会导致无法打包，可以不直接打包原始数据，打包成一个数据字典，利用json.dump序列化

4、struct基本使用

#客户端
import socket
import struct
#1、建立socket对象
sk = socket.socket()
#2、建立连接
sk.connect((ip,端口号))
#3、处理收发数据
#第一次接收字节长度
n = sk.recv(4)
tup = struct.unpack("i",n)
n = tup[0]

#第二次接收数据
res = sk.recv(n)
#第三次接收真实数据
res = sk.recv(1024)
print(res.decode())
#4、关闭
sk.close()

#服务端
import socket
import struct
#1、创建socket对象
sk = socket.socket()
#2、绑定ip和端口号
sk = bind((ip,端口号))
#3、开启监听
sk.listen()
#4、三次握手
conn,addr = sk.accept()
#处理收发数据
strvar =  "发送数据"
msg = strvar.encode()
length = len(msg)
res = struct.pack("i",length)
#第一次发送字节长度
conn.send(res)
#第二次发送数据
conn.send(msg)
#第三次发送数据
conn.send("发送大量数据".encode())
#4、四次挥手
conn.close()
#5、关闭连接
sk.close()

八、更多方法

#tcp相关函数
#服务端套接字函数
bind() #绑定ip和端口号
listen() #开启tcp监听
accept() #被动接受tcp客户连接，（阻塞式）等待连接
#客户端套接字函数
connect() #主动初始化tcp服务器连接
connect_ex() #connect函数扩展版本，出错时返回错码，而不是抛出异常

#公用套接字函数
recv() #接收tcp数据
send() #发送数据，返回值是发送[字节数量]，可能小于要发送的字节数
sendall() #发送数据，返回值是None,发送所有数据






#udp相关函数
recvfrom() #接收udp数据
sendto() #发送udp数据
getpeername() #连接到当前套接字的远端地址
getsockname() #当前套接字的地址
getsockopt() # 返回指定套接字的参数
setsockopt() #设置指定套接字的参数
close() #关闭套接字