UDP和TCP网络编程

UDP和TCP

套接字(socket): 实现网络编程进行数据传输的一种技术手段，网络上的各种网络服务大多都是基于socket来完成通信的。

python套接字编程模块：import socket

UDP套接字编程：

. 创建套接字

sockfd=socket.socket(socket_family,socket_type,proto=0)功能：创建套接字参数：socket_family  网络地址类型 AF_INET表示ipv4socket_type  套接字类型 SOCK_DGRAM 表示udp套接字 （也叫数据报套接字） proto  通常为0  选择子协议返回值： 套接字对象

绑定地址

本地地址： ‘localhost’ , ‘127.0.0.1’
网络地址： ‘172.40.91.185’ （通过ifconfig查看）
自动获取地址： ‘0.0.0.0’

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sockfd.bind(addr)功能： 绑定本机网络地址参数： 二元元组 (ip,port)  ('0.0.0.0',8888)

消息收发

    data,addr = sockfd.recvfrom(buffersize)功能： 接收UDP消息参数： 每次最多接收多少字节返回值： data  接收到的内容addr  消息发送方地址n = sockfd.sendto(data,addr)功能： 发送UDP消息参数： data  发送的内容 bytes格式addr  目标地址返回值：发送的字节数

关闭套接字

    sockfd.close()功能：关闭套接字

服务端客户端流程

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UDP套接字特点

可能会出现数据丢失的情况
传输过程简单，实现容易
数据以数据包形式表达传输
数据传输效率较高

TCP传输方法

TCP传输特点

. 面向连接的传输服务

传输特征：提供了可靠的数据传输，可靠性指数据传输过程中无丢失，无失序，无差错，无重复。

可靠性保障机制（都是操作系统网络服务自动帮应用完成的）：

. 在通信之前确定数据连接

. 确认应答机制

. 通信结束要正常的断开链接

. 三次握手(建立连接)：

客户端向服务器发送信息报文请求连接

服务器收到请求后，回复报文确定可以连接

客户端收到回复后，发送最终报文连接建立

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. 四次挥手(断开连接)：

主动方发送报文请求断开连接
被动方收到请求后，立即回复，表示准备断开
被动方准备就绪，再次发送报文表示可以断开
主动方收到确定，发送最终报文完成断开

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TCP服务端

创建套接字

    sockfd=socket.socket(socket_family,socket_type,proto=0)功能：创建套接字参数：socket_family  网络地址类型 AF_INET表示ipv4socket_type  套接字类型 SOCK_STREAM 表示tcp套接字 （也叫流式套接字） proto  通常为0  选择子协议返回值： 套接字对象

绑定地址（与udp套接字相同）
设置监听

    sockfd.listen(n)功能 ： 将套接字设置为监听套接字，确定监听队列大小参数 ： 监听队列大小

处理客户端连接请求

    connfd,addr = sockfd.accept()功能： 阻塞等待处理客户端请求返回值： connfd  客户端连接套接字addr  连接的客户端地址

消息收发

    data = connfd.recv(buffersize)功能 : 接受客户端消息参数 ：每次最多接收消息的大小返回值： 接收到的内容n = connfd.send(data)功能 : 发送消息参数 ：要发送的内容  bytes格式返回值： 发送的字节数关闭套接字 (与udp套接字相同)

关闭套接字

TCP客户端

创建TCP套接字
请求连接

    sockfd.connect(server_addr)功能：连接服务器参数：元组  服务器地址

收发消息

注意：防止两端都阻塞，recv send要配合

关闭套接字

TCP套接字细节

tcp连接中当一端退出，另一端如果阻塞在recv，此时recv会立即返回一个空字串。
tcp连接中如果一端已经不存在，仍然试图通过send向其发送数据则会产生BrokenPipeError
一个服务端可以同时连接多个客户端，也能够重复被连接
tcp粘包问题
- 产生原因
  - 为了解决数据再传输过程中可能产生的速度不协调问题，操作系统设置了缓冲区
  - 实际网络工作过程比较复杂，导致消息收发速度不一致
  - tcp以字节流方式进行数据传输，在接收时不区分消息边界
  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SjIXFVM3-1605430266473)(./img/13.jpg)]
- 带来的影响
  - 如果每次发送内容是一个独立的含义，需要接收端独立解析此时粘包会有影响。
- 处理方法
  - 人为的添加消息边界，用作消息之间的分割
  - 控制发送的速度

TCP与UDP对比

传输特征
- TCP提供可靠的数据传输，但是UDP则不保证传输的可靠性
- TCP传输数据处理为字节流，而UDP处理为数据包形式
- TCP传输需要建立连接才能进行数据传，效率相对较低，UDP比较自由，无需连接，效率较高
套接字编程区别
- 创建的套接字类型不同
- tcp套接字会有粘包，udp套接字有消息边界不会粘包
- tcp套接字依赖listen accept建立连接才能收发消息，udp套接字则不需要
- tcp套接字使用send，recv收发消息，udp套接字使用sendto，recvfrom
使用场景
- tcp更适合对准确性要求高，传输数据较大的场景
  - 文件传输：如下载电影，访问网页，上传照片
  - 邮件收发
  - 点对点数据传输：如点对点聊天，登录请求，远程访问，发红包
- udp更适合对可靠性要求没有那么高，传输方式比较自由的场景
  - 视频流的传输：如直播，视频聊天
  - 广播：如网络广播，群发消息
  - 实时传输：如游戏画面
    字使用sendto，recvfrom
使用场景
- tcp更适合对准确性要求高，传输数据较大的场景
  - 文件传输：如下载电影，访问网页，上传照片
  - 邮件收发
  - 点对点数据传输：如点对点聊天，登录请求，远程访问，发红包
- udp更适合对可靠性要求没有那么高，传输方式比较自由的场景
  - 视频流的传输：如直播，视频聊天
  - 广播：如网络广播，群发消息
  - 实时传输：如游戏画面
- 在一个大型的项目中，可能既涉及到TCP网络又有UDP网络

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