本人不是计算机相关专业的，也没学过，本文仅代表我个人观点，很多理论部分也有很大一部分是个人理解，写下本文一方面是重在记录学习过程，一方面是为了方便自己平时查询。

1、TCP/IP协议

下面内容来自百度百科： TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。

总结：这个是一个用于网络间进行信息传输的一种协议。

协议分层，就像之前的在单片机Linux中的SPI，IIC协议一样，TCP/IP协议也有很多层，但是要比SPI，IIC这样的复杂多了，分层如下所示，这里我觉得是看看就行，了解下基本的含义就可以了。

各层的作用说明：

注：图源 TCP/IP协议详解

那么这个协议是如何进行通信的呢，解释如下：

网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

其中TCP的协议还有比较有名的三次握手和四次挥手，我在学习的时候看到了，这里顺便记录下：

三次握手的过程

这里有人不太理解为什么要主机发送两次信号才能确认握手，这和我们平时不太一样，平时直接确定帧头帧尾就认为通信上了，下面的流程图给出了解释：

下面是四次挥手的流程图

当然实际情况下的通信不会是按照我们这样的过程的，这样肯定不太合适，总不能像流程图一样喊话吧，我要挥手，我要握手，这样肯定不行啊，实际上的传输是通过标志物来进行的。

标志位如下所示：

• SYN(synchronous) 建立联机
• ACK(acknowledgement) 确认
• PSH(push) 传输
• FIN(finish) 结束
• RST(reset) 重置
• URG(urgent) 紧急

关于标志位部分的的变化，可以看这个大佬的文章，写的比较清楚：四次挥手

2、Socket通信

前面的所有内容都没有讲socket，怎么就开始出现socket这个东西了呢，看起来确实有点突兀，明明说的是TCP/IP协议，这个协议的分支里面也都没有socket的内容，就是不明白这个socket和TCP/IP协议的关系

怎么理解呢，我的理解就是他是TCP/IP协议的抽象层，意思就是在代码上的表现形式

它是一组接口。他把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。Socket一般也称套接字，是一个网络通信的套接字(接口)。然后说了这些其实还是不懂，因为连套接字是什么都不知道。。。

所以还是看下面怎么让他进行通信吧！

在python中直接导入模块就可以创建了，命令如下所示：

import socket
socket.socket(address,type)

参数说明如下所示：

• address：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信） 或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信），实际工作中常用AF_INET
• type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）

因此我们现在就可以来创建TCP和UDP的socket了：

创建TCP的如下所示，中间部分省略，用来进行套接字的数据通信和一些功能配置使用的

import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建TCP的套接字

sock.close() # 最后关掉

创建UDP的如下所示

import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 创建UDP的套接字

sock.close() # 最后关掉

3、基本通信知识

一个比较基本的通信示例：

下面我进行一个比较基础的实验，使用socket进行通信对话，对话内容是每秒发送和接收一段内容，那么前面我们提到了进行通信需要三元组，这里也是一样的，需要的不能缺失掉，这里的三元组是IP地址，然后端口号，还有协议了，这里我们不用太注重协议，重点关注IP地址还有端口号。

首先是获取IP地址，这里注意是获取主机的IP地址，比如这里我设置电脑为主机，同样也用电脑作为从机吧，反正可以同时开多个python程序。

获取IP地址的命令如下，打开cmd，输入

ipconfig

电脑会显示我们的ip地址（该命令在linux中为ipconfig）

同时我们也可以看局域网下的一些其他设备，比如上面他说我们的网关（这里我用的手机热点）有一个IP地址，那想必就是手机的IP地址了，可以使用ping的命令来查看设备是否存在（这里也叫连通性测试），如下所示：

至于端口，端口的范围在（0-65535），端口一般就是通信的时候端口要对应下，其他的就是不要和一个比较常见的端口重合，比如80端口（局域网应该就没有这个问题），其他就没什么问题了，就是随便设置。

知名端口，一般就是一些公用的端口，范围0-1023，例如：

• 80端口分配给HTTP服务
• 21端口分配给FTP服务

一般我们临时建立的端口为动态端口，当我们的服务结束就意味着端口被释放了。

4、UDP网络收发数据

前面已经讲过了UDP和TCP套接字的使用流程，现在我们就先来试试效果，下面我用一张流程图先简要概括下UDP的通信过程：

1、发送数据测试

下面用一段代码来实验下，代码如下：

from socket import *

udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) #创建套接字
dest_addr = ('192.168.218.133', 8080)  

send_data = input("请输入要发送的数据:") # 这里获取要发送的数据
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr) # 数据发送
udp_socket.close() # 最后关闭

这里我们是当作客户端，那么服务器呢，可以我们在本机上写一个，当然也可以直接就是用现成的，用现成的这里使用网络调试助手就行了，这里我还是推荐VOFA，真是不错的好工具！

VOFA的配置如下所示：

我们可以开始运行程序，我们输入要发送的数据如下所示：

可以在VOFA这一端看到我们发送的数据内容（上面的内容是之前实验的时候发送的）：

2、接收数据测试

上面已经测试发送数据，这里接收数据也是一样的，代码如下：

from socket import *

udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
dest_addr = ('192.168.218.133', 8080)

send_data = input("请输入要发送的数据:")
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)


recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 1024表示本次接收的最大字节数
print(recv_data[0].decode('gbk')) # 接受的内容
print(recv_data[1]) # IP地址还有端口号

udp_socket.close()

3、循环收发测试

服务器这边创建一个套接字之后就绑定端口，之后不断进行轮询接收，接收内容非空就会回应数据了，一秒进行一次

**客户端这边也是，在创建套接字之后就连接端口，所以，一般来说服务器那边最好是先启动，这样方便客户端找到想要的内容，后面就是打印接收到的数据了，这里也是一秒一下

连接后如下所示：

这里注意下，就是上面的代码中有看到encode，decode，还有b’这样的字符，这其实是字符转码的意思，具体说明如下：

str->bytes:encode编码
bytes->str:decode解码

其中b’的作用和encode有点像，就是把字符转成二进制。

5、TCP网络收发数据

1、基本原理和过程

TCP和UDP相似，不过他比UDP在通信的过程上更加严格，这使得TCP更适合在一些传输过程要求更加更加严格的场合使用，TCP通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的链接，才能发送数据。

所以总结来看，TCP就是打电话，是一对一的，UDP是广播，不用管有没有打开收音机去听，都会一直发送数据。

同时，TCP还是一种可靠传输，因为他对传输的要求严格，体现在：

• TCP采用发送应答机制
  TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功

• 超时重传
  发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段，TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。

• 错误校验
  TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

• 流量控制和阻塞管理
  流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。

通信流程图如下所示：

2、数据收发示例-客户端

下面进行TCP数据发送的测试，这里首先测试本地程序模拟客户端的情况：

现将我们的VOFA设置为TCP服务端的模式

本地的代码如下所示：

from socket import *

tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

tcp_client_socket.connect(('192.168.218.133', 5555))
send_data = input("请输入要发送的数据：")

tcp_client_socket.send(send_data.encode("utf-8"))
recvData = tcp_client_socket.recv(1024)
print('接收到的数据为:', recvData.decode('utf-8'))


tcp_client_socket.close()

运行之后可以看到连接数量，同时我们发送过去还有返回的数据

可以看到程序这边打印返回的结果

2、数据收发示例-服务器

下面进行TCP数据发送的测试，这里测试本地程序模拟服务器的情况：

现将我们的VOFA设置为TCP客户端的模式

使用的测试代码如下所示

from socket import *

tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
address = ('192.168.218.133', 7788)
tcp_server_socket.bind(address)
tcp_server_socket.listen(128)

client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
recv_data = client_socket.recv(1024)
print('接收到的数据为:', recv_data.decode('gbk'))
client_socket.send("thank you !".encode('gbk'))
client_socket.close()

可以看到打开客户端后，收到数据就结束了，因为我们那边也只运行了一次就关闭了

这边打印出我们接收到的数据，为默认的一个握手数据

好的，这次就介绍到这里，后面还将继续分享相关内容！