python下socket程式設計之TCP連線狀態
1. 引言
python作為一門膠水語言，可以在各個領域上作為快速開發的工具，大大提高開發者處理事務的效率。在網際網路行業中，不管是對網路伺服器的開發，還是對網路客戶端，例如爬蟲的開發中，都會涉及到底層的執行原理，那就是socket程式設計，那麼今天，我們將對python下的socket程式設計開發中，TCP協議中連線狀態做一個介紹，通過本篇文章，可以讓大家對網路程式設計中底層的TCP協議的連線有一定的認識。
2. 什麼是TCP協議
TCP協議，傳輸控制協議（Transmission Control Protocol，縮寫為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，它能提供高可靠性通訊(即資料無誤、資料無丟失、資料無失序、資料無重複到達的通訊)：
主要的適用場景：
n 適合於對傳輸質量要求較高，以及傳輸大量資料的通訊。
n 在需要可靠資料傳輸的場合，通常使用TCP協議。
n HTTP/HTTPS等即網路服務都採用TCP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。
3. TCP伺服器程式設計
在python中，提供了一個socket模組，他裡面封裝了系統底層socket介面的python格式API，對於Python開發者來說，只需要匯入該模組就可以實現socket程式設計了。
from socket import *
# 建立socket
tcpSerSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 繫結本地資訊
address = ('', 7788)
tcpSerSocket.bind(address)
# 使用socket建立的套接字預設的屬性是主動的，使用listen將其變為被動的，這樣就可以接收別人的連結了
tcpSerSocket.listen(5)
# 如果有新的客戶端來連結伺服器，那麼就產生一個新的套接字專門為這個客戶端伺服器
# newSocket用來為這個客戶端服務
# tcpSerSocket就可以省下來專門等待其他新客戶端的連結
newSocket, clientAddr = tcpSerSocket.accept()
# 接收對方傳送過來的資料，最大接收1024個位元組
recvData = newSocket.recv(1024)
print '接收到的資料為:',recvData
# 傳送一些資料到客戶端
newSocket.send("thank you !")
# 關閉為這個客戶端服務的套接字，只要關閉了，就意味著為不能再為這個客戶端服務了，如果還需要服務，只能再次重新連線
newSocket.close()
# 關閉監聽套接字，只要這個套接字關閉了，就意味著整個程式不能再接收任何新的客戶端的連線
tcpSerSocket.close()
4. TCP客戶端
TCP客戶端的核心介面API是connect，由於TCP要求的是穩定傳輸，所以在後面數據傳輸前，需要藉助三次握手的協議特點去實現連線。而connect函式則是三次握手協議的發起者。
from socket import *
# 建立socket
tcpClientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 連結伺服器
serAddr = ('192.168.1.102', 7788)
tcpClientSocket.connect(serAddr)
# 提示使用者輸入資料
sendData = input("請輸入要傳送的資料：")
tcpClientSocket.send(sendData)
# 接收對方傳送過來的資料，最大接收1024個位元組
recvData = tcpClientSocket.recv(1024)
print '接收到的資料為:',recvData
# 關閉套接字
tcpClientSocket.close()
5. TCP的連線狀態
我們可以把剛剛的2個程式，放到2臺虛擬機器上，或者一臺虛擬機器，一臺物理機上，然後使用wireshark抓包工具來對其通訊過程進行資料包底層狀態的分析。
可以看到圖上，前3個包就是3次握手的結構。
中間2個包，是我們傳送資料，伺服器接收資料的包。
最後4個包，是連線斷開後，進行的4次揮手的結構。
6. 三次握手的狀態分析
u 第一次握手：客戶端首先將標誌位SYN置為1，然後隨機產生一個值seq=X的包，並將該資料包傳送給server端，Client進入SYN_SENT狀態，等待server確認。
u 第二次握手：server收到資料包後由標誌位SYN=1知道Client請求建立連線，Server將標誌位SYN和ACK都置為1，ack numbern=X+1，隨機產生一個值seq=K，並將該資料包傳送給Client以確認連線請求，Server進入SYN_RCVD狀態。
u 第三次握手：Client收到確認後，檢查ack number是否為X+1，ACK是否為1，如果正確則將標誌位ACK置為1，ack=K+1，並將該資料包傳送給Server，Server檢查ack是否為K+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與Server之間可以開始傳輸資料了。
感謝原始碼時代教學講師提供此文章！ 本文為原創文章，轉載請註明出處！