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网络编程---scoket使用,七层协议,三次挥手建连接,四次挥手短链接

运维开发网 https://www.qedev.com 2020-07-23 21:26 出处:网络 作者:运维开发网整理
目录 == 网络编程 == 软件开发架构 网络编程 互联网协议 TCP协议的工作原理 Socket == 网络编程 == 软件开发架构 开发软件 必须要开发一套 客户端与服务端 客户端与服务端的作用 服务端:24小时不间断提供服务 客户端:如果想要找服务,就去寻找服务端并享受 软件开发架构分为两种 C/S架构 Client:客户端 Server:客户端 优点:软件的使用稳定,并且可以节省网络资源

目录

  • == 网络编程 ==
  • 软件开发架构
  • 网络编程
  • 互联网协议
  • TCP协议的工作原理
  • Socket

== 网络编程 ==

软件开发架构

开发软件

必须要开发一套 客户端与服务端

客户端与服务端的作用

服务端:24小时不间断提供服务

客户端:如果想要找服务,就去寻找服务端并享受

软件开发架构分为两种

C/S架构

Client:客户端

Server:客户端

优点:软件的使用稳定,并且可以节省网络资源

缺点:1.若用户想在同意设备上使用多个软件,不许下载多个客户端

2.软件的每一次更新,客户端也必须跟着重新下载更新

C/S架构的软件:电脑上的qq,P有charm,手机上的微信,

B/S架构

Brower:浏览器充当客户端,

Server: 服务端

优点: 以浏览器充当客户端,无需用户下载多个软件,也无需用户下载更新软件版本, 直接在浏览器上访问需要使用的软件。

缺点: 消耗网络资源过大,当网络不稳定时,软件的使用也会不稳定。

B/S架构的软件:

例如: 在浏览器(客户端)上输入某个软件的域名(http://oldboyedu.com/)。

网络编程

网络编程发展历史

所有先进的技术都源于军事,希望通过远程获取数据,所以出现了“网络编程”

早期如何实现远程通信

--打电话 -----》电话线

--纯平电脑-----》网线,有线网卡

--笔记本电脑-----》有线网卡,无线网卡

要实现远程统统相信必须具备

1.物理连接介质-----》网卡.....

2.互联网协议:

人与人之间沟通的介质:中文,英文

计算机之间的沟通介质:互联网协议

互联网协议

互联网协议又称为网络七层协议,OSI七层协议,OSI是一个世界标准组织。

OSI七层协议

—应用层

—表示层

—会话层

—传输层

—网络层

—数据链路层

—物理连接层

优先了解的协议

物理连接层

基于电信号发送二进制的数据

数据链路层

数据链路层的“以太网协议”,专门用于处理基于电信号发送二进制的数据

以太网协议

1.规定好电信号数据的分组方式

2.每一台链接网线的电脑都必须有一块‘网卡“,网卡由不同的厂商生产,每一块网卡都有世界上独一无二的12位编号,”mac地址“,前六位是厂商号,后六位是流水号

交换机

可以让多台电脑连接到一起

基于以太网发送数据

特点:广播,单播

弊端:广播风暴,不能跨局域网通信

互联网

让局域网之间进行通信

网络层

IP地址

用于标识唯一的一台计算机(局域网)的地址。

IP

点分十进制

最小值: 0.0.0.0

最大值: 255.255.255.255

本机IP

回环地址 127.0.0.1 ---> localhost

传输层

TCP/UDP协议,他们都是基于端口工作的。

端口号: 标识电脑上某个一个软件。

-端口号范围: 0-65535

注意:1.操作系统中,一般0-1024的端口都被默认使用了(0-1024不要动)

2.尽量使用8000之后的端口号 8001

开发中常用软件的默认端口号 (默写) : mysql: 3306

ongodb: 27017

Django: 8000

Tomcat: 8080

Flask: 5000

Redis: 6379

若想服务端与客户端进行通信,必须要建立连接,产生双向通道。 一条是客户端往服务端发送消息的。 另一条是服务端往客户端发送消息的。

应用层

http

ftp

总结

ip:用于唯一标识某一台计算机的位置

port:端口用于计算机上的一个应用软件

ip + port:世界上某一天电脑上的一个应用软件

TCP协议的工作原理

TCP是一个流式协议

三次握手,四次挥手(面试会问)

网络编程---scoket使用,七层协议,三次挥手建连接,四次挥手短链接

网络编程---scoket使用,七层协议,三次挥手建连接,四次挥手短链接

三次握手建连

[]

网络编程---scoket使用,七层协议,三次挥手建连接,四次挥手短链接

  • 最开始的时候客户端和服务器都是处于CLOSED状态。主动打开连接的为客户端,被动打开连接的是服务器。
  1. TCP服务器进程先创建传输控制块TCB,时刻准备接受客户进程的连接请求,此时服务器就进入了LISTEN(监听)状态;
  2. TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB,然后向服务器发出连接请求报文,这是报文首部中的同部位SYN=1,同时选择一个初始序列号 seq=x ,此时,TCP客户端进程进入了 SYN-SENT(同步已发送状态)状态。TCP规定,SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。
  3. TCP服务器收到请求报文后,如果同意连接,则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1,SYN=1,确认号是ack=x+1,同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y,此时,TCP服务器进程进入了SYN-RCVD(同步收到)状态。这个报文也不能携带数据,但是同样要消耗一个序号。
  4. TCP客户进程收到确认后,还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1,ack=y+1,自己的序列号seq=x+1,此时,TCP连接建立,客户端进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。TCP规定,ACK报文段可以携带数据,但是如果不携带数据则不消耗序号。
  5. 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态,此后双方就可以开始通信了。

四次挥手断链接

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  • 数据传输完毕后,双方都可释放连接。最开始的时候,客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态,然后客户端主动关闭,服务器被动关闭。
  1. 客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。
  2. 服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
  3. 客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
  4. 服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。
  5. 客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2? *?MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。
  6. 服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

面试题

为什么客户端最后还要等待2MSL?

MSL(Maximum Segment Lifetime),TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。

  1. 保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器,因为这个ACK报文可能丢失,站在服务器的角度看来,我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了,客户端还没有给我回应,应该是我发送的请求断开报文它没有收到,于是服务器又会重新发送一次,而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文,接着给出回应报文,并且会重启2MSL计时器。
  2. 防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后,在这个2MSL时间中,就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。
为什么建立连接是三次握手,关闭连接确是四次挥手呢?

建立连接的时候,服务器在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时,服务器收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,而自己也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即关闭,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送,从而导致多了一次。

如果已经建立了连接,但是客户端突然出现故障了怎么办?

TCP还设有一个保活计时器,显然,客户端如果出现故障,服务器不能一直等下去,白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器,时间通常是设置为2小时,若两小时还没有收到客户端的任何数据,服务器就会发送一个探测报文段,以后每隔75秒发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应,服务器就认为客户端出了故障,接着就关闭连接。

为什么不能用两次握手进行连接?

答:3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认。

现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的。作为例子,考虑计算机S和C之间的通信,假定C给S发送一个连接请求分组,S收到了这个分组,并发 送了确认应答分组。按照两次握手的协定,S认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组。可是,C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道S 是否已准备好,不知道S建立什么样的序列号,C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下,C认为连接还未建立成功,将忽略S发来的任何数据分 组,只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后,重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

Socket

什么是Socket

Socket是一个模板,可以写一套C/S结构的套接字

为什么要使用Socket

Socket套接字会封装好各层协议的工作

好处:可以节省开发成本

如何使用Socket

import socket

注意

客户端与服务端不许遵循:

一端sent,另一端recv

不通过两端同时sent或recv

scoket使用方法

服务端:
import socket

server = socket.socket()     将scoket实例化成一个对象
server.bind(('127.0.0.2'),9528)   #定义一个地址
server.listen(10)   #半连接池

conn,addr = server.accept()  #监听是否有消息
print(addr)

while True:
    try:
        date = conn.recv(1024).decode('utf-8')   # 接收
        print(addr)
    
        if len(date) == 0:
            continue
        
        if date == 'q':
            break
      
        conn.send(date.encode('utf-8'))    # 输入
        
    except Exception as e:
        print(e)
        break
        
conn.close()     # 挂电话

server.close()    # 关机
    
    
客户端
import scoket
client = scoket.scoket()
client.bind((127.0.0.2),9528)

while True:
   send_msg = input('请输入')
    cliend.send(send_msg.encode('utf-8'))
    
    if send_msg == 'q':
        break
       
    date = client.recv(1024).decode('utf-8')
    print(date)
    

client.close()

扫码领视频副本.gif

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