TCP协议概要与Python示例

传输控制协议

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

关键特性

可靠性：

通过确认机制和重传机制，确保数据不丢失、不重复。
通过校验和检查数据完整性。

面向连接：

在数据传输前需要建立连接，传输结束后需要关闭连接。

有序性：

数据按发送顺序到达接收方。

流量控制：

通过滑动窗口机制，动态调整发送速率。

拥塞控制：

通过慢启动、拥塞避免等算法，避免网络拥塞。

TCP工作原理

TCP通过三次握手 建立连接，通过四次挥手终止连接，并在数据传输过程中使用确认机制、重传机制和流量控制来保证可靠性。

1.三次握手建立连接

SYN：客户端发送一个SYN包(同步请求)给服务器,表示请求建立连接。
SYN-ACK：服务器收到SYN包后，回复一个SYN-ACK(同步确认),表示同意建立连接。
ACK：客户端收到SYN-ACK包后，发送一个ACK包(确认)，表示连接已建立。

2.数据传输

在连接建立后，TCP 通过以下机制确保数据的可靠传输：

序列号和确认号：每个数据包都有一个序列号，接收方通过确认号告知发送方哪些数据已成功接收。
重传机制：如果发送方未收到确认，会重新发送数据包。
流量控制：通过滑动窗口机制，动态调整发送速率，避免接收方缓冲区溢出。
拥塞控制：通过慢启动、拥塞避免等算法，动态调整发送速率，避免网络拥塞。

3.四次挥手终止连接

FIN ：客户发送一个FIN包，表示请求关闭连接。
ACK ：服务器收到FIN包后，回复一个ACK包，表示确认。
FIN ：服务器发送一个 FIN 包，表示服务器也准备关闭连接。
ACK ：客户端收到 FIN 包后，回复一个 ACK 包，表示确认。连接正式关闭。

总结

从三次握手 和四次挥手 不难看出，每次都是客户端 先发起请求(SYN或FIN),而服务端 同步确认(SYN-ACK)是一起发送的，而结束FIN需要先确认(ACK)服务端 的请求，再发送结束请求(FIN)等待客户端确认后才会关闭连接。

参考

文档内容参考自如下：

Python简单示例

注意：如果是需要在不同设备之间连接，将IP改为局域网IP或者公网IP。

服务端

py 复制代码

# server.py
import socket

# 1. 创建 TCP Socket（AF_INET = IPv4, SOCK_STREAM = TCP）
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 绑定 IP 和端口（监听本地 127.0.0.1:8080）
server_socket.bind(('127.0.0.1', 8080))

# 3. 开始监听，最多允许 5 个客户端排队
server_socket.listen(5)
print("服务器启动，等待客户端连接...")

# 4. 接受客户端连接（阻塞直到有连接）
client_socket, addr = server_socket.accept()
print(f"客户端 {addr} 已连接")

try:

# 5. 接收数据（最多 1024 字节）
data = client_socket.recv(1024)
print(f"收到消息: {data.decode('utf-8')}")

# 6. 发送回复
reply = "Hello from server!"
client_socket.send(reply.encode('utf-8'))

finally:

# 7. 关闭连接（触发四次挥手）
client_socket.close()
server_socket.close()
print("连接已关闭")

客户端

py 复制代码

# client.py
import socket

# 1. 创建 TCP Socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 连接到服务器（触发三次握手）
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8080))
print("已连接到服务器")

try:
# 3. 发送消息
msg = "Hello from client!"
client_socket.send(msg.encode('utf-8'))

# 4. 接收服务器回复
response = client_socket.recv(1024)
print(f"服务器回复: {response.decode('utf-8')}")

finally:
# 5. 关闭连接
client_socket.close()
print("客户端连接已关闭")