TCP協議介紹

• TCP協議，傳輸控制協議（英語：Transmission Control Protocol，縮寫為 TCP）

• TCP是一種面向連線的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通訊協議。

• TCP通訊需要經過建立連線、資料傳送、終止連線三個步驟。

• TCP通訊模型中，在通訊開始之前，一定要先建立相關的連結，才能傳送資料，類似於生活中，"打電話"，而UDP類似於生活中的"發簡訊"。

TCP三次握手

1. 首先Client（客戶）端傳送連線請求報文（第一次握手）。

2. Server（伺服器）端接受連線後回覆ACK報文（第二次握手)，併為這次連線分配資源。

3. Client端接收到ACK報文後也向Server段發生ACK報文(第三次握手），並分配資源，這樣TCP連線就建立了。

詳細三次握手過程如下：
第一次握手：起初兩端都處於CLOSED關閉狀態，Client將標誌位SYN置為1，隨機產生一個值seq=x，並將該資料包傳送給Server，Client進入SYN-SENT狀態，等待Server確認；

第二次握手：Server收到資料包後由標誌位SYN=1得知Client請求建立連線，Server將標誌位SYN和ACK都置為1，ack=x+1，隨機產生一個值seq=y，並將該資料包傳送給Client以確認連線請求，Server進入SYN-RCVD狀態，此時作業系統為該TCP連線分配TCP快取和變數；

第三次握手：Client收到確認後，檢查ack是否為x+1，ACK是否為1，如果正確則將標誌位ACK置為1，ack=y+1，並且此時作業系統為該TCP連線分配TCP快取和變數，並將該資料包傳送給Server，Server檢查ack是否為y+1，ACK是否為1，如果正確則連線建立成功，Client和Server進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後Client和Server就可以開始傳輸資料。

TCP四次揮手

客戶端主動發起請求，服務端被動關閉。
首先是client向server發起斷開連線請求,server響應client等會兒斷開,server響應client可以斷開了，client告知server已經斷開連結。

詳細過程如下：
第一次揮手：起初client和server處於ESTABLISHED狀態——client發出連線釋放報文段並處於FIN-WAIT-1狀態

第二次揮手：server發出確認報文段且進入CLOSE-WAIT狀態——A收到確認後。

第三次揮手：client進入FIN-WAIT-2狀態，等待server的連線釋放報文段。

第四次揮手：server沒有要向client發出的資料，server就發出連線釋放報文段且進入LAST-ACK狀態——client發出確認報文段且進入TIME-WAIT狀態——server收到確認報文段後進入CLOSED狀態——client經過等待計時器時間2MSL後，進入CLOSED狀態。

TCP服務端建立流程

1. socket建立一個套接字

2. bind繫結ip和port

3. listen使套接字變為可以被動連結

4. accept等待客戶端的連結

5. recv/send接收發送資料

 1server.py檔案內容如下：
 2
 3from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #匯入模組
 4def tcp_server():
 5    tcp_server_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #建立TCP服務端套接字對接，UDP是SOCK_DGRAM
 6    server_address=('127.0.0.1',8888)#定義本TCP服務端的ip and port
 7    tcp_server_socket.bind(server_address) #繫結本機的8888埠
 8    tcp_server_socket.listen() #執行監聽
 9    client_socket,client_info = tcp_server_socket.accept() #接收客戶端的socker and info
10    data=client_socket.recv(1024)#接收客戶端發過來的訊息
11    print("the data is:%s, it's from %s",(client_info,data.decode("utf-8")))#列印客戶端的訊息
12    client_socket.close()#關閉客戶端的連線
13    tcp_server_socket.close()#關閉服務端的連線
14
15if __name__ == '__main__':
16    print("the TCP server is running ...")
17    tcp_server()
18
19
20
21client.py檔案內容如下：
22from socket import socket,SOCK_STREAM,AF_INET #匯入模組
23def tcp_client():
24    tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #建立TCP客戶端套接字對接
25    server_address=('127.0.0.1',8888)#定義本TCP服務端的ip and port
26    tcp_client_socket.connect(server_address) #連線到服務端
27    message="hello my name is tony" #定義要傳送的訊息
28    tcp_client_socket.send(message.encode("utf-8"))#向服務端傳送訊息
29    tcp_client_socket.close()#關閉客戶端的連線
30
31
32if __name__ == '__main__':
33    print("the TCP client is running ...")
34    tcp_client()
35    print("the message was send")

輸出內容為：

1 #server.py檔案輸出內容如下：
2 the TCP server is running ...
3 the data is:%s, it's from %s (('127.0.0.1', 50929), 'hello my name is tony')
4
5
6 #client.py檔案輸出內容如下：
7 the TCP client is running ...
8 the message was send

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