粘包、阻塞與非阻塞、驗證客戶端的合法性

1.1 tcp協議的粘包現象

tcp協議傳輸數據存在粘包現象，udp協議不存在粘包協議。

1.1.1 什麼是粘包現象

• 1.發生在發送端的粘包

  因爲兩個數據的發送時間間隔短+數據的長度小,因此由tcp協議的優化機制將兩條信息做爲一條信息發送出去了,是爲了減小tcp協議中的「確認收到」的網絡延遲時間

• 2.在接收端的粘包

  因爲tcp協議中所傳輸的數據無邊界，因此來不及接收的多條數據會在接收方的內核的緩存端黏在一塊兒

• 3.本質： 接收信息的邊界不清晰

1.1.2 解決粘包問題

• 1.自定義協議1：

  • a.首先發送報頭

    報頭長度4個字節
    內容是 即將發送的報文的字節長度
    struct模塊

    • struck.pack 可以把全部的數字都固定的轉換成4字節

  • b.再發送報文

• 2.自定義協議2

  專門用來作文件發送的協議

  • 先發送報頭字典的字節長度
  • 再發送字典（字典中包含文件的名字、大小。。。）
  • 再發送文件的內容

1.2 tcp協議和udp協議的特色

• tcp : 是一個面向鏈接的，流式的，可靠的，慢的，全雙工通訊（三次握手、四次揮手）
  如：郵件 / 文件/ http / web
• udp : 是一個面向數據報的，無鏈接的，不可靠，快的，能完成一對1、一對多、多對1、多對多的高效通信協議
  如：即時聊天工具 / 視頻的在線觀看

1.3 三次握手 / 四次揮手

• 1.三次握手

  • server端：accept接受過程當中等待客戶端的鏈接
  • connect客戶端發起一個SYN連接請求
  • 若是收到了server端響應ACK的同時還會再收到一個由server端發來的SYN連接請求
  • client端進行回覆ACK以後，就創建起了一個tcp協議的連接

  三次握手的過程在代碼中是由accept和connect共同完成的，具體的細節再socket中沒有體現出來

• 2.四次揮手

  • server和client端對應的在代碼中都有close方法
  • 每一端發起的close操做都是一次FIN的斷開請求，獲得'斷開確認ACK'以後，就能夠結束一端的數據發送。
  • 若是兩端都發起close，那麼就是兩次請求和兩次回覆，一共是四次操做，能夠結束兩端的數據發送，表示連接斷開了

2.1 阻塞與非阻塞

2.1 io模型

io模型種類：

• 阻塞io模型、非阻塞io模型、事件驅動io、io多路複用、異步io模型

2.2 socket的非阻塞io模型

server端同時與多個client客戶端之間的聊天：

• socket的非阻塞io模型 + io多路複用實現的

  雖然非阻塞，提升了CPU的利用率，可是耗費CPU作了不少無用功

# server.py
import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.setblocking(False) # 非阻塞，setblocking()的參數爲False時，表示非阻塞，若是參數不寫，默認爲True。
sk.listen()

conn_l = []
del_l = []
while True:
    try:
        conn,addr = sk.accept()   # 阻塞，直到有一個客戶端來連我
        print(conn)
        conn_l.append(conn)
    except BlockingIOError:
        for c in conn_l:
            try:
                msg = c.recv(1024).decode('utf-8')
                if not msg:
                    del_l.append(c)
                    continue
                print('-->',[msg])
                c.send(msg.upper().encode('utf-8'))
            except BlockingIOError:pass
        for c in del_l:
            conn_l.remove(c)
        del_l.clear()
sk.close()

# client.py
import time
import socket
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
for i in range(30):
    sk.send(b'zhangsan')
    msg = sk.recv(1024)
    print(msg)
    time.sleep(0.2)
sk.close()

2.3 socketserver模塊

socketserver模塊解決了socket的阻塞問題,直接實現tcp協議可併發的server端

# server.py
import socketserver

class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):  # 自動觸發了handle方法，而且self.request == conn
        msg = self.request.recv(1024).decode('utf-8')
        self.request.send('1'.encode('utf-8'))
        msg = self.request.recv(1024).decode('utf-8')
        self.request.send('2'.encode('utf-8'))
        msg = self.request.recv(1024).decode('utf-8')
        self.request.send('3'.encode('utf-8'))

server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',9000),Myserver)
server.serve_forever()

# client.py
import socket
import time
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
for i in range(3):
    sk.send(b'hello,yuan')
    msg = sk.recv(1024)
    print(msg)
    time.sleep(1)

sk.close()

3. 驗證客戶端的合法性

• 客戶端是提供給 用戶使用的 —— 登錄驗證
  你的用戶 就能看到你的client端源碼了，用戶就不須要本身寫客戶端了

• 客戶端是提供給 機器使用的 —— 驗證客戶端的合法性

  防止非法用戶進入服務端竊取內部重要信息

  # server.py
  import os
  import hashlib
  import socket
  
  def get_md5(secret_key,randseq):
      md5 = hashlib.md5(secret_key)
      md5.update(randseq)
      res = md5.hexdigest()
      return res
  
  def chat(conn):
      while True:
          msg = conn.recv(1024).decode('utf-8')
          print(msg)
          conn.send(msg.upper().encode('utf-8'))
  
  sk = socket.socket()
  sk.bind(('127.0.0.1',9000))
  sk.listen()
  
  secret_key = b'names'
  while True:
      conn,addr = sk.accept()
      randseq = os.urandom(32)
      conn.send(randseq)
      md5code = get_md5(secret_key,randseq)
      ret = conn.recv(32).decode('utf-8')
      print(ret)
      if ret == md5code:
          print('是合法的客戶端')
          chat(conn)
      else:
          print('不是合法的客戶端')
          conn.close()
  sk.close()
  
  # client.py
  import hashlib
  import socket
  import time
  
  def get_md5(secret_key,randseq):
      md5 = hashlib.md5(secret_key)
      md5.update(randseq)
      res = md5.hexdigest()
      return res
  def chat(sk):
      while True:
          sk.send(b'hello')
          msg = sk.recv(1024).decode('utf-8')
          print(msg)
          time.sleep(0.5)
  sk = socket.socket()
  sk.connect(('127.0.0.1',9000))
  
  secret_key = b'names'
  randseq = sk.recv(32)
  md5code = get_md5(secret_key,randseq)
  sk.send(md5code.encode('utf-8'))
  chat(sk)
  
  sk.close()