TCP連接詳解

一、TCP連接基礎

TCP（Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基於位元組流的傳輸層協議。它通過三次握手來建立連接，通過四次揮手來終止連接。

TCP連接的建立需要三次握手，即客戶端發送SYN請求給服務器，服務器回復SYN-ACK給客戶端，最後客戶端回復ACK給服務器。這個過程保證了雙方都認可了對方的身份，並且雙方都願意建立連接。

TCP連接的斷開需要四次揮手，即一方發送FIN請求給對方，對方回復ACK確認，再回復FIN請求給請求方，請求方最後回復ACK確認。這個過程保證了雙方都知道對方想要斷開連接，並且彼此都有機會將自己的數據傳輸完畢。

# TCP連接建立
import socket

SERVER_ADDRESS = ('127.0.0.1', 8888)

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(SERVER_ADDRESS)

# TCP連接斷開
client_socket.close()

二、TCP連接的優點

TCP連接具有以下幾個優點：

1、可靠：TCP在傳輸數據時會進行數據的校驗和確認，確保數據的可靠傳輸。

2、流量控制：TCP會根據對方的接收能力來控制自己的發送速度，防止數據包的積壓。

3、擁塞控制：TCP能夠自動調整發送速度來適應網絡的擁塞程度，防止數據包的丟失和重傳。

4、面向連接：TCP連接建立後，雙方可以進行全雙工通信，並且數據傳輸的順序可以保證正確。

三、TCP連接的缺點

TCP連接也有以下幾個缺點：

1、速度慢：TCP連接的建立需要三次握手，增加了連接建立時間。並且在連接終止時也需要四次揮手，增加了連接斷開時間。

2、不適合實時傳輸：TCP的流量控制和擁塞控制會增加數據傳輸的延遲時間，不適合對延遲要求較高的實時傳輸（如視頻直播）。

3、不支持多播：TCP只支持點對點的通信，不支持多人同時通信。

四、TCP連接的應用

TCP連接廣泛應用於各種需要可靠數據傳輸的場景，如HTTP、FTP、Telnet、SMTP等。特別是HTTP，因為它是基於TCP協議的應用層協議，因此TCP連接的穩定性和可靠性也間接影響着Web應用程序的穩定性和可靠性。

以下是一個使用TCP連接進行文件傳輸的例子：

# 服務端
import socket

SERVER_ADDRESS = ('127.0.0.1', 8888)

server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(SERVER_ADDRESS)
server_socket.listen(1)

while True:
    conn, addr = server_socket.accept()

    # 接收文件名和文件大小
    file_name = conn.recv(1024)
    file_size = int(conn.recv(1024))

    # 接收文件內容並保存到本地
    with open(file_name, 'wb') as f:
        data_received = 0
        while data_received < file_size:
            data = conn.recv(1024)
            f.write(data)
            data_received += len(data)

    conn.close()

# 客戶端
import os
import socket

SERVER_ADDRESS = ('127.0.0.1', 8888)
FILE_PATH = 'test.txt'

client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(SERVER_ADDRESS)

# 發送文件名和文件大小
file_size = os.path.getsize(FILE_PATH)
client_socket.send(FILE_PATH.encode())
client_socket.send(str(file_size).encode())

# 發送文件內容
with open(FILE_PATH, 'rb') as f:
    data_sent = 0
    while data_sent < file_size:
        data = f.read(1024)
        client_socket.send(data)
        data_sent += len(data)

client_socket.close()