设为首页 - 加入收藏 贤淑网 (http://www.xianshufang.com)- 国内知名站长资讯网站,提供最新最全的站长资讯,创业经验,网站建设等!
热搜: 手机 数据 安全 时代
当前位置: 首页 > ag亚游ag8 > 外闻 > 正文

Python 绝技 —— TCP 服务器与客户端

发布时间:2019-08-29 00:17 所属栏目:[外闻] 来源:ciphersaw
导读:0x00 前言 本文先介绍因特网的核心协议 TCP ,再以 Python 的 socket 模块为例介绍网络套接字,最后给出 TCP 服务器与客户端的 Python 脚本,并演示两者之间的通信过程。 0x01 TCP 协议 TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是一种面向连接、

?Python 绝技 —— TCP 服务器与客户端

0x00 前言

本文先介绍因特网的核心协议 TCP ,再以 Python 的 socket 模块为例介绍网络套接字,最后给出 TCP 服务器与客户端的 Python 脚本,并演示两者之间的通信过程。

0x01 TCP 协议

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是一种面向连接、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

TCP 协议的执行过程分为连接创建(Connection Establishment)、数据传送(Data Transfer)和连接终止(Connection Termination)三个阶段,其中「连接创建」与「连接终止」分别是耳熟能详的 TCP 协议三次握手(TCP Three-way Handshake)与四次挥手(TCP Four-way Handshake),也是理解本文 TCP 服务器与客户端通信过程的两个核心阶段。

为了能更好地理解下述过程,对 TCP 协议头的关键区段做以下几点说明:

  • 报文的功能在 TCP 协议头的标记符(Flags)区段中定义,该区段位于第 104~111 比特位,共占 8 比特,每个比特位对应一种功能,置 1 代表开启,置 0 代表关闭。例如,SYN 报文的标记符为 00000010,ACK 报文的标记符为 00010000,ACK + SYN 报文的标记符为 00010010。
  • 报文的序列号在 TCP 协议头的序列号(Sequence Number)区段中定义,该区段位于第 32~63 比特位,共占 32 比特。例如,在「三次握手」过程中,初始序列号 seq 由数据发送方随机生成。
  • 报文的确认号在 TCP 协议头的确认号(Acknowledgement Number)区段中定义,该区段位于第 64~95 比特位,共占 32 比特。例如,在「三次握手」过程中,确认号ack 为前序接收报文的序列号加 1,代表下一次期望接收到的报文序列号。

连接创建

所谓的「三次握手」,即 TCP 服务器与客户端成功建立通信连接必经的三个步骤,共需通过三个报文完成。

一般而言,首先发送 SYN 报文的一方是客户端,服务器则是监听来自客户端的建立连接请求。

Handshake Step 1

客户端向服务器发送 SYN 报文(SYN=1)请求建立连接。

此时报文的初始序列号为 seq = x ,确认号为ack = 0,发送完毕后,客户端进入 SYN_SENT 状态。

Handshake Step 2

服务器接收到客户端的 SYN 报文后,发送 ACK + SYN 报文(ACK=1,SYN=1)确认客户端的建立连接请求,并也向其发起建立连接请求。

此时报文的序列号为 seq = y,确认号为 ack = x+1,发送完毕后,服务器进入 SYN_RCVD状态。

Handshake Step 3

客户端接收到服务器的 SYN 报文后,发送 ACK 报文(ACK=1)确认服务器的建立连接请求。

此时报文的序列号为 seq=x+1,确认号为 ack=y+1。发送完毕后,客户端进入 ESTABLISHED 状态;当服务器接收该报文后,也进入了 ESTABLISHED 状态。

至此,「三次握手」过程全部结束,TCP 通信连接成功建立。

读者可参照以下「三次握手」的示意图进行理解:

Python 绝技 —— TCP 服务器与客户端

连接终止(Connection Termination)

所谓的「四次挥手」,即 TCP 服务器与客户端完全终止通信连接必经的四个步骤,共需通过四个报文完成。

由于 TCP 通信连接是全双工的,因此每个方向的连接可以单独关闭,即可视为一对「二次挥手」,或一对单工连接。主动先发送 FIN 报文的一方,意味着想要关闭到另一方的通信连接,即在此方向上不再传输数据,但仍可以接收来自另一方传输过来的数据,直到另一方也发送 FIN 报文,双方的通信连接才完全终止。

注意,首先发送 FIN 报文的一方,既可以是客户端,也可以是服务器。下面以客户端先发起关闭请求为例,对「四次挥手」的过程进行讲解。

Handshake Step 1

当客户端不再向服务器传输数据时,则向其发送 FIN 报文(FIN=1)请求关闭连接。

此时报文的初始序列号为 seq = u ,确认号为ack = 0,(若此报文中 ACK=1,则 ACK 的值与客户端的前序接收报文有关)。发送完毕后,客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

Handshake Step 2

服务器接收到客户端的 FIN 报文后,发送 ACK 报文(ACK = 1)确认客户端的关闭连接请求。

此时报文的序列号为 seq = v, 确认号为ack = u + 1,发送完毕后,服务器进入 CLOSE_WAIT 状态;当客户端接收该报文后,进入 FIN_WAIT_2 状态。

注意,此时 TCP 通信连接处于半关闭状态,即客户端不再向服务器传输数据,但仍可以接收服务器传输过来的数据。

Handshake Step 3

当服务器不再向客户端传输数据时,则向其发送 FIN + ACK 报文(FIN=1,ACK=1)请求关闭连接。

此时报文的序列号为 seq = w(若在半关闭状态,服务器没有向客户端传输过数据,则 seq = v+1 ),确认号为 ack = u+1。发送完毕后,服务器进入 LAST_ACK 状态。

Handshake Step 4

客户端接收到服务器的 FIN + ACK 报文后,发送 ACK 报文(ACK = 1)确认服务器的关闭连接请求。

此时报文的序列号为 seq=u+1,确认号为 ack=w+1。发送完毕后,客户端进入 TIME_WAIT 状态;当服务器接收该报文后,进入 CLOSED 状态;当客户端等待了 2MSL 后,仍没接到服务器的响应,则认为服务器已正常关闭,自己也进入 CLOSED 状态。

至此,「四次挥手」过程全部结束,TCP 通信连接成功关闭。

读者可参照以下「四次挥手」的示意图进行理解:

Python 绝技 —— TCP 服务器与客户端

0x02 Network Socket

Network Socket(网络套接字)是计算机网络中进程间通信的数据流端点,广义上也代表操作系统提供的一种进程间通信机制。

进程间通信(Inter-Process Communication,IPC)的根本前提是能够唯一标示每个进程。在本地主机的进程间通信中,可以用 PID(进程 ID)唯一标示每个进程,但 PID 只在本地唯一,在网络中不同主机的 PID 则可能发生冲突,因此采用「IP 地址 + 传输层协议 + 端口号」的方式唯一标示网络中的一个进程。

【免责声明】本站内容转载自互联网,其相关言论仅代表作者个人观点绝非权威,不代表本站立场。如您发现内容存在版权问题,请提交相关链接至邮箱:bqsm@foxmail.com,我们将及时予以处理。

网友评论
推荐文章