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传输层之TCP与UDP协议
用于应用程序之间的通信
TCP与UDP都是用来规定通信方式的
通信的时候可以随心所欲的聊 也可以遵循一些协议符合要求的聊
随性所欲的聊：文字 图片 视频 小油腻话
遵循一些协议：开头代尊称 首行空两格 只准用官腔 不能打情骂俏
PS：不遵循上述也可以通信 只不过遵循了更合规合法合理！
一、TCP协议(重要)
三次握手建链接
1.TCP协议也称为不可靠协议(数据不容易丢失)
造成数据不容易丢失的原因不是因为有双向通道 而是因为有反馈机制
给对方发小新之后会保留一个副本 直到对方回应消息收到了才会删除 否则会在一定时间内反复发送
2.洪水攻击
同一时间有大量的客户端请求建立链接 会导致服务端一直处于SYN_RCVD状态
3.服务端如何区分客户端建立链接的请求
可以对请求做唯一标识
我们先分析一下上图的英文都是啥东西。
SYN: 代表连接请求/连接接受 ACK: 确认 ack: 确认号 seq:序号
客户机下面有三个框里面分别是: CLOSED SYN-SENT ESTAB-LISHED
这代表主机的三个状态。
服务器下面有四个框分别是: CLOSED LISTEN SYN-RCVD ESTAB-LISHED
这代表服务器的四个状态。
CLOSED: 表示初始状态
CLOSED大家应该都知道是关闭的意思。
其实这里的CLOSED是关闭上次握手的东西。所以说CLOSED也就是初始化的意思。
LISTEN: 监听状态。表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态。
所以说客户机是没有监听状态的，因为客户机是主动的一方。
SYN-SENT(客户机):
客户端调用连接，发送一个SYN请求建立一个连接，在发送连接请求后等待匹配的连接请求，此时状态为SYN_SENT。
简言之: 就是我(客户机)给你(服务器)发个消息说咱俩连接吧！ 等待你确认和我连接的状态。
SYN-RCVD(服务器):
在收到客户机发来的连接请求和自己发送一个可以连接，等待对方对连接请求的确认的状态。
简言之: 我(服务器)同意和你(客户机)连接，我(服务器)等你(客户机)确认和我(服务器)说话的过程。
ESTAB-LISHED: 连接已经建立,两台机器正在传输数据的状态
4.握手具体流程:
第一次握手:
客户机发送SYN=1, seq=x(随机的序号) 这时客户机进入SYN-SENT状态。
简言之: 我(客户机)发送一个连接请求，并说我这个报文的序号是x。
第二次握手:
服务器在收到客户机发来的SYN(连接请求)后，进入了SYN-RCVD状态。
服务器并发送:SYN=1(接受连接)，ACK=1(确认)，ack=x+1(客户机下次需要发送的报文序号) 和seq=y(服务器发送报文序号)
简言之:
我(服务器)答应连你，确认收到你的消息了。
下次你(客户机)给我发上次发送的报文(x)的后一个(即x+1.因为这个我有了 我要下一个)。我发送报文序号是y。
第三次握手:
客户机发送ACK=1,seq=x+1,ack=y+1
这时候客户机和服务器就开始进入传输数据(ESTAB-LISHED)的状态。
四次挥手断链接
1.四次为啥不能合并为三次
因为中间需要确认消息是否发完(TIME_WAIT)
ESTAB-LISHED 连接建立 CLOSED 是关闭连接。
FIN-WAIT-1(客户机): FIN_WAIT_1状态是当客户机在ESTABLISHED状态时，它想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，
此时该客户机即 进入到FIN_WAIT_1状态.这时双方的连接都还没有断。
FIN-WAIT-2(客户机): 当对方(服务器)回应ACK报文后(即对方确认可以断开后)，则进入到FIN_WAIT_2状态。
这时候是半连接状态。即客户机要求关闭连接，客户机不发送数据了
但服务器暂时还有点数据需要传送给客户机，稍后再关闭连接。
TIME_WAIT(客户机): 表示收到了服务器的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。
如果FIN_WAIT_1状态下，收到了对方同时带 FIN标志和ACK标志的报文时，
可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无须经过FIN_WAIT_2状态。
简言之: 收到了对方(服务器)的断开标志(FIN)并确认(ACK)后，这时说明服务器确认断开连接且没有数据要传了，
客户机可以直接从FIN-WAIT-1到TIME-WAIT状态。
CLOSE-WAIT(服务器): 等待客户机发来的连接中断请求 ，服务器收到FIN后，
就发出ACK以回应FIN请求,服务器进入CLOSE_WAIT状态。
LAST_ACK(服务器): 服务器在发送FIN报文后，最后等待客户机的ACK报文。这个状态就是LAST_ACK。
当收到ACK报文后，服务器进入到CLOSED可用状态了。
2.挥手具体流程：
第一次挥手: 客户机发送FIN=1,seq=u 之后进入了FIN-WAIT-1状态。
简言之:
客户机发送了一个断开连接的标志(FIN=1)。
并说这个报文的序号是u。接着客户机就进入了等待服务器确认的状态(FIN_WAIT-1)。
第二次挥手: 服务器发送ACK=1，seq=v,ack=u+1 后服务器进入了CLOSE-WAIT状态。客户机进入FIN-WAIT-2状态。
简言之：
服务器说我确认收到你的断开请求了(ACK=1),我发送的报文序号是v,
下次你(客户机)给我(服务器)发送u+1这个序号的报文。
服务器开始处理剩余的一些数据(CLOSE-WAIT)。客户机等服务器处理完剩余的数据给自己发送确认信号(FIN-WAIT-2)
第三次挥手: 服务器发送 FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1 随后服务器进入LAST-ACK状态。
简言之: 服务器给客户机发送了一个断开连接的标志(FIN=1)，确认收到你的断开请求了(ACK=1),
我的发送的报文序号是w，你(客户机)下次给我(服务器)发送u+1这个序号的报文。
因为在此之前客户机并没有再次的给服务器发送报文。所以服务器给客户机要的报文序号还是u+1。
服务器等待客户机给自己发送确认收到的报文(LAST-ACK)。
第四次挥手: 客户机发送ACK=1,seq=u+1,ack=w+1，服务器随后进入TIME-WAIT状态。
服务器收到后进入CLOSED状态。等2MSL时间后客户机也进入CLOSED状态。
简言之:
客户机给服务器说我知道你可以断开了(ACK=1)，我(客户机)发送的报文的序号是u+1,
你(服务器)下次给我(客户机)发送的报文序号是w+1。服务器收到客户机的确认后没啥可说的，就关闭连接了。
客户机等了2MSL后服务器没有动静了就也关闭连接了。
3.三次握手和四次挥手也可以看成是小情侣谈恋爱的过程
三次握手：表白在一起
四次挥手：决裂要分手
二、UDP协议
也称之为数据协议、不可靠协议
早期的QQ使用的是纯生的(没有加任何额外的功能)UDP协议
现在的QQ自己添加了很多技术和功能
使用UDP的原因就是因为很简单 快捷 粗暴 只要指定对方的地址就可以发消息了
TCP我们可以看成是打电话
UDP我们可以看成是发短信：只要发了就行 不管对方看不看
应用层
应用层相当于是程序员自己写的应用程序 里面的协议非常的多
常见的有:HTTP、HTTPS、FTP
socket模块
如果我们需要编写基于网络进行数据交互的程序 意味着我们需要自己通过代码来控制我们之前所学习的OSI七层(很繁琐 很复杂 类似于我们自己编写操作系统)
socket也叫套接字
AF_UNIX 基于文件类型的套接字家族(单机)
AF_INET 基于网络类型的接字家族(联网)
socket代码简介
import socket
# 1.产生一个socket对象并指定采用的通信版本和协议(TCP)
server = socket.socket() # 括号内不写参数 默认就是TCP协议 famliy=AF_INET基于网络的套接字 type=SOCK_STREAM流式协议即TCP
# 2.绑定一个固定的地址(服务端必备的条)
server.bind(('127.0.0.1', 8080)) # 127.0.0.1为本地回环地址 只有自己的电脑可以访问
# 3.设立半连接池
server.listen(5)
# 4.等待接客
sock, addr = server.accept() # return sock, addr 三次握手
print(sock, addr) # sock就是双向通道 addr就是客户端地址
# 5.服务客人
data = sock.recv(1024) # 接收客户端发送过来的消息 1024字节
print(data.decode('utf8'))
sock.send('客人您好 欢迎光临呀~'.encode('utf8')) # 给客户端发送消息 且消息必须是bytes类型
# 6.关闭双向通道
sock.close() # 四次挥手
# 7.关闭服务端
server.close() # 关店了 倒闭了
import socket
# 1.生成socket对象指定类型和协议
client = socket.socket()
# 2.通过服务段的地址链接服务端
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
# 3.直接给服务端发送消息
client.send('小二 上菜 把你家最好的的呈上来'.encode('utf8'))
# 4.接收服务端发送过来的消息
data = client.recv(1024)
print(data.decode('utf8'))
# 5.断开与服务端的链接
client.close()
代码优化
1.聊天的内容自定义
针对消息采用input获取
2.让聊天循环起来
将聊天的部分循环包起来
3.用户输入的消息不能为空
本质其实是两边不能都是recv或者send 一定是一方收一方发
4.服务端多次重启可能会报错
address already in use 主要是mac电脑会报
改端口号
5.当客户端异常断开的情况下 如何让服务端继续服务其他人客人
windows服务端会直接报错
msc服务端会有一段时间反复接收空消息延迟报错
异常处理、空消息判断
半连接池的概念
server.listen(5) #半连接池
当有多个客户端来链接的情况下 我们可以设置等待数量(不考虑并发问题)
假设服务端只有一个人的情况下
在测试半连接池的时候 可以不用input获取消息 直接把消息写死即可