Python-解决粘包

1、什么是粘包

须知：只有 TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包。

所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。

TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。即面向流的通信是无消息保护边界的。
UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略

udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠

tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。

两种情况下会发生粘包。

发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）

from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)conn,addr=tcp_socket_server.accept()data1=conn.recv(10)
data2=conn.recv(10)print('----->',data1.decode('utf-8'))
print('----->',data2.decode('utf-8'))conn.close()

服务端

import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8080)s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)s.send('hello'.encode('utf-8'))
s.send('feng'.encode('utf-8'))

客户端

解决粘包的low比处理方法

问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据

import json,struct
#假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt#为避免粘包,必须自定制报头
header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值#为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes
head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输#为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节
head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度#客户端开始发送
conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes
conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式
conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式#服务端开始接收
head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式
x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度

head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式
header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头#最后根据报头的内容提取真实的数据,比如
real_data_len=s.recv(header['file_size'])
s.recv(real_data_len)

View Code

import struct
import binascii
import ctypesvalues1 = (1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7)
values2 = ('defg'.encode('utf-8'),101)
s1 = struct.Struct('I3sf')
s2 = struct.Struct('4sI')print(s1.size,s2.size)
prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size)
print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer))
# t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8'))
# print(t)
s1.pack_into(prebuffer,0,*values1)
s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2)print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))
print(s1.unpack_from(prebuffer,0))
print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size))s3=struct.Struct('ii')
s3.pack_into(prebuffer,0,123,123)
print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))
print(s3.unpack_from(prebuffer,0))

关于struct的详细用法

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))phone.listen(5)while True:conn,addr=phone.accept()while True:cmd=conn.recv(1024)if not cmd:breakprint('cmd: %s' %cmd)res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)err=res.stderr.read()print(err)if err:back_msg=errelse:back_msg=res.stdout.read()conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容
conn.close()

自制报头[服务端]

import socket,time,structs=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))while True:msg=input('>>: ').strip()if len(msg) == 0:continueif msg == 'quit':breaks.send(msg.encode('utf-8'))l=s.recv(4)x=struct.unpack('i',l)[0]print(type(x),x)# print(struct.unpack('I',l))r_s=0data=b''while r_s < x:r_d=s.recv(1024)data+=r_dr_s+=len(r_d)# print(data.decode('utf-8'))print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码

自制报头[客户端]

我们可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，然后json序列化，然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节（4个自己足够用了）

发送时：

先发报头长度

再编码报头内容然后发送

最后发真实内容

接收时：

先手报头长度，用struct取出来

根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化

从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息，然后去取真实的数据内容

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))phone.listen(5)while True:conn,addr=phone.accept()while True:cmd=conn.recv(1024)if not cmd:breakprint('cmd: %s' %cmd)res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)err=res.stderr.read()print(err)if err:back_msg=errelse:back_msg=res.stdout.read()headers={'data_size':len(back_msg)}head_json=json.dumps(headers)head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8')conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先发报头的长度conn.send(head_json_bytes) #再发报头conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容
conn.close()

服务端：定制稍微复杂一点的报头

from socket import *
import struct,jsonip_port=('127.0.0.1',8080)
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(ip_port)while True:cmd=input('>>: ')if not cmd:continueclient.send(bytes(cmd,encoding='utf-8'))head=client.recv(4)head_json_len=struct.unpack('i',head)[0]head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8'))data_len=head_json['data_size']recv_size=0recv_data=b''while recv_size < data_len:recv_data+=client.recv(1024)recv_size+=len(recv_data)print(recv_data.decode('utf-8'))#print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码

客户端

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