Python_网络编程

网络编程

OSI七层模型

应用层:选择所用协议,例如http、ftp、SMTP

表示层:对于数据进行编码或者加密等操作

会话层:建立目标的某个程序到某个程序的通讯

传输层:这里才有了端口的概念,为上层协议提供端到端的连接。

网络层:将消息发送到另一端,在网络上传输,可以想象成网络的一个个路由器,这一层才有了ip这个概念

数据链路层:将网络上传输的字节变成比特,想象成网卡可以做的事,这一层只有Mac地址(二层就是交换机,所以有了ARP协议)

物理层:真正的负责传输,将比特转换成电信号传输(网线)

UDP

优点:效率比较高,不需要建立连接,类似于直接发送

缺点:稳定性相对差一下,万一对方没有收到,没有保障消息的可靠性

举个栗子:

我扔给B一个东西,直接扔给他,不管B有没有接收到

TCP

优点:可靠性高,在通讯之前先建立一条连接,建立这条连接的目的就是来确认对方是否是你的目标,如果发生丢包,还会有重传的机制。

缺点:相对于UTP协议占用的资源比较多,速度慢一点点

举个栗子:

我扔给B一个东西,先要和B打个招呼:我要给你扔东西了,你准备接着,扔完之后还会询问B:这个东西你收到没

TCP报文格式

(1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。

(2)确认序号:Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。

(3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:

(A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。


(B)ACK:确认序号有效。


(C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。


(D)RST:重置连接。


(E)SYN:发起一个新连接。


(F)FIN:释放一个连接。

需要注意的是:

(A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。


(B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。 

TCP三次握手

(1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。

(2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

为什么不能只两次握手?

三次握手的目的:消除旧有连接请求的SYN消息对新连接的干扰,同步连接双方的序列号和确认号并交换TCP 窗口大小信息。

设想:如果只有两次握手,那么第二次握手后服务器只向客户端发送ACK包,此时客户端与服务器端建立连接。在这种握手规则下:

假设:如果发送网络阻塞,由于TCP/IP协议定时重传机制,B向A发送了两次SYN请求,分别是x1和x2,且因为阻塞原因,导致x1连接请求和x2连接请求的TCP窗口大小和数据报文长度不一致,如果最终x1达到A,x2丢失,此时A同B建立了x1的连接,这个时候,因为AB已经连接,B无法知道是请求x1还是请求x2同B连接,如果B默认是最近的请求x2同A建立了连接,此时B开始向A发送数据,数据报文长度为x2定义的长度,窗口大小为x2定义的大小,而A建立的连接是x1,其数据包长度大小为x1,TCP窗口大小为x1定义,这就会导致A处理数据时出错。

很显然,如果A接收到B的请求后,A向B发送SYN请求y3(y3的窗口大小和数据报长度等信息为x1所定义),确认了连接建立的窗口大小和数据报长度为x1所定义,A再次确认回答建立x1连接,然后开始相互传送数据,那么就不会导致数据处理出错了。

TCP四次挥手

由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭,上图描述的即是如此。

(1)第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态。


(2)第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。


(3)第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。


(4)第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题,在此提出供有需求的XDJM们参考:

(1)三次握手是什么或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。

(2)为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?

这是因为服务端在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,当收到对方的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,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,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。

参考链接:https://blog.csdn.net/liu88010988/article/details/50789033

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