粘包、阻塞与非阻塞、验证客户端的合法性

2023-01-31 00:01:16 客户端阻塞与非

1.1 tcp协议的粘包现象

tcp协议传输数据存在粘包现象，udp协议不存在粘包协议。

1.1.1 什么是粘包现象

1.发生在发送端的粘包

由于两个数据的发送时间间隔短+数据的长度小,所以由tcp协议的优化机制将两条信息作为一条信息发送出去了,是为了减少tcp协议中的“确认收到”的网络延迟时间
2.在接收端的粘包

由于tcp协议中所传输的数据无边界，所以来不及接收的多条数据会在接收方的内核的缓存端黏在一起
3.本质：接收信息的边界不清晰

1.1.2 解决粘包问题

1.自定义协议1：
- a.首先发送报头
  
  报头长度4个字节
  内容是即将发送的报文的字节长度
  struct模块
  - struck.pack 能够把所有的数字都固定的转换成4字节
- b.再发送报文
2.自定义协议2

专门用来做文件发送的协议
- 先发送报头字典的字节长度
- 再发送字典（字典中包含文件的名字、大小。。。）
- 再发送文件的内容

1.2 tcp协议和udp协议的特点

tcp : 是一个面向连接的，流式的，可靠的，慢的，全双工通信（三次握手、四次挥手）
如：邮件 / 文件/ Http / WEB
udp : 是一个面向数据报的，无连接的，不可靠，快的，能完成一对一、一对多、多对一、多对多的高效通讯协议
如：即时聊天工具 / 视频的在线观看

1.3 三次握手 / 四次挥手

1.三次握手
- server端：accept接受过程中等待客户端的连接
- connect客户端发起一个SYN链接请求
- 如果收到了server端响应ACK的同时还会再收到一个由server端发来的SYN链接请求
- client端进行回复ACK之后，就建立起了一个tcp协议的链接
三次握手的过程在代码中是由accept和connect共同完成的，具体的细节再Socket中没有体现出来
2.四次挥手
- server和client端对应的在代码中都有close方法
- 每一端发起的close操作都是一次FIN的断开请求，得到'断开确认ACK'之后，就可以结束一端的数据发送。
- 如果两端都发起close，那么就是两次请求和两次回复，一共是四次操作，可以结束两端的数据发送，表示链接断开了

2.1 阻塞与非阻塞

2.1 io模型

io模型种类：

阻塞io模型、非阻塞io模型、事件驱动io、io多路复用、异步io模型

2.2 socket的非阻塞io模型

server端同时与多个client客户端之间的聊天：

socket的非阻塞io模型 + io多路复用实现的

虽然非阻塞，提高了CPU的利用率，但是耗费CPU做了很多无用功

# server.py
import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.setblocking(False) # 非阻塞，setblocking()的参数为False时，表示非阻塞，如果参数不写，默认为True。
sk.listen()

conn_l = []
del_l = []
while True:
    try:
        conn,addr = sk.accept()   # 阻塞，直到有一个客户端来连我
        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模块

socketserver模块解决了socket的阻塞问题,直接实现tcp协议可并发的server端

# server.py
import socketserver

class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):  # 自动触发了handle方法，并且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. 验证客户端的合法性

客户端是提供给用户使用的 —— 登陆验证
你的用户就能看到你的client端源码了，用户就不需要自己写客户端了

客户端是提供给机器使用的 —— 验证客户端的合法性

防止非法用户进入服务端窃取内部重要信息

# 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('是合法的客户端')
        chat(conn)
    else:
        print('不是合法的客户端')
        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()

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