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socket之粘包

时间:2017-09-26 17:54:11      阅读:224      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:清除   基于   tin   tcp协议   window   gbk   套接字   win   文件内容   

什么是粘包

粘包是一种现象  这种现象只出现在TCP中而不会出现在UDP中(TCP和UDP都是传输层中的协议)

粘包:粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的

粘包概念详解:

当发送网络数据时,tcp协议会根据Nagle算法将时间间隔短,数据量小的多个数据包打包成一个数据包,先发送到自己操作系统的缓存中,然后操作系统将数据包发送到目标程序所对应操作系统的缓存中,最后将目标程序从缓存中取出,而第一个数据包的长度,应用程序并不知道,所以会直接取出数据或者取出部分数据,留部分数据在缓存中,取出的数据可能第一个数据包和第二个数据包粘到一起。

想要了解粘包首先需要掌握一个socket收发消息的原理

技术分享

发送端可以是1k,1k的发送数据而接受端的应用程序可以2k,2k的提取数据,当然也有可能是3k或者多k提取数据,也就是说,应用程序是不可见的,因此TCP协议是面来那个流的协议,这也是容易出现粘包的原因而UDP是面向笑死的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任一字节的数据,这一点和TCP是很同的。怎样定义消息呢?认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要命的是当对方send一条信息的时候,无论鼎城怎么样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

例如基于TCP的套接字客户端往服务器端上传文件,发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的,在接收方看来更笨不知道文件的字节流从何初开始,在何处结束。

所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的

发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的,TCP为提高传输效率,发送方往往要收集到足够多数据后才发上一个TCP段。如连续几次下需要send的数据都很少,通常TCP会根据优化算法把 这些数据合成一个TCP段后 一次发送出去,这样接收方就收到了粘包数据

  1. TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,面向流的,提供高可靠性服务。收发两端(客户端和服务器端)都要有一一成对的socket,因此,发送端为了将多个发往接收端的包,更有效的发到对方,使用了优化方法(Nagle算法),将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
  2. UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
  3. tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),那也不是空消息,udp协议会帮你封装上消息头,实验略

    udp的recvfrom是阻塞的,一个recvfrom(x)必须对一个一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失,这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠

    tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。

 

发生粘包的两种情况

1.发送端需要等本机的缓冲区满了以后才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很端,数据很小,会合在一个起,产生粘包)

2.接收端不及时接收缓冲区的包,造成多个包接受(客户端发送一段数据,服务端只收了一小部分,服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据 ,就产生粘包)

 

粘包实例:

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服务端
import socket
import subprocess
din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
ip_port=(127.0.0.1,8080)
din.bind(ip_port)
din.listen(5)
conn,deer=din.accept()
data1=conn.recv(1024)
data2=conn.recv(1024)
print(data1)
print(data2)   







客户端
import socket
import subprocess
din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
ip_port=(127.0.0.1,8080)
din.connect(ip_port)
din.send(helloworld.encode(utf-8))
din.send(sb.encode(utf-8))
粘包实例

 

粘包解决方案

由于应用程序自己发送的数据可以进行打包处理,自己制作协议,对数据进行封装添加报头,然后发送数据部分。而报头必须是固定长度,对方接受时可以先接受报头,对报头进行解析,然后根据报头内的封装的数据的长度对数据进行读取,这样收取的数据就是一个完整的数据包

方案一

loser解决方案

在客户端发送下边添加一个时间睡眠,就可以避免粘包现象。在服务端接收的时候也要进行时间睡眠,才能有效的避免粘包情况

 

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#客户端
import socket
import time
import subprocess
din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
ip_port=(127.0.0.1,8080)
din.connect(ip_port)
din.send(helloworld.encode(utf-8))
time.sleep(3)
din.send(sb.encode(utf-8))






#服务端
import socket
import time
import subprocess
din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
ip_port=(127.0.0.1,8080)
din.bind(ip_port)
din.listen(5)
conn,deer=din.accept()
data1=conn.recv(1024)
time.sleep(4)
data2=conn.recv(1024)
print(data1)
print(data2)
loser解决方案

 

注意  ***     在该程序当中  只是为了使初学者更加清晰的了解粘包  才加入了时间睡眠代码  在正真的程序开发当中是不会出现这种情况的***

 

方案二

大牛的解决方案

为字节流加上自定义固定长度报头,报头中包含字节流长度,然后依次send到对端,对端在接受时,先从缓存中取出定长的报头,然后再取真是数据。

 

struct模块 

该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes

>>> res=struct.pack(‘i‘,1111111111111)  #打包成固定长度的bytes

>>> struct.unpack(“I”,res)             #解包

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1 #服务端
 2 import socket      #导入模块
 3 import struct      #导入模块
 4 import subprocess  #导入模块
 5 din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)   #基于网路家族以数据流的形式传输
 6 ip=(127.0.0.1,8080)   #标识服务端唯一的地址
 7 din.bind(ip)            #绑定地址
 8 din.listen(5)           #设置链接缓冲池最大数量
 9 while True:               
10     conn,addr=din.accept()   #等待链接进入
11     print(------>,addr)
12     while True: 
13         try:                 #开始捕捉异常,在windows中使用
14             cmd=conn.recv(1024)   #把接收的内容赋值给变量cmd
15             res=subprocess.Popen(cmd.decode(utf-8),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)    #设置一个管道,以shell的方式写入,判断如果是正确的命令就放到标准输出的管道中,否则就放到错误输出的管道中
16             dui=res.stdout.read()    #读取标准输出管道中的内容赋值给dui
17             cuo=res.stderr.read()    #读取错误输出管道中的内容赋值给cuo
18             data_bat=len(dui)+len(cuo)  #把dui和cuo的内容长度相加赋值给data_bat
19             conn.send(struct.pack(i,data_bat))  #通过模块模仿报头形式发送给客户端
20             conn.send(dui)    #把dui的发送给客户端
21             conn.send(cuo)    #把cuo的发送给客户端
22         except Exception:     #结束捕捉异常
23             break             #跳出
24     conn.close()              #断开链接
25 din.close()                   #关闭基于网络家族传输的链接






1 #客户端
 2 import socket
 3 import struct
 4 din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 5 ip_port=(127.0.0.1,8080)
 6 din.connect(ip_port)
 7 while True:
 8     cmd=input(请输入命令:).strip()
 9     if not cmd:continue
10     din.send(bytes(cmd,encoding=utf-8))
11     baotou=din.recv(4)
12     data_size=struct.unpack(i,baotou)[0]
13     rec_size=0
14     rec_data=b‘‘
15     while rec_size < data_size:
16         data=din.recv(1024)
17         rec_size+=len(data)
18         rec_data+=data
19 
20     print(rec_data.decode(gbk))
21 
22 din.close()
大牛方案--自定义报头的形式

 

方案三

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1 #服务端
 2 import struct   #导入模块
 3 import socket   #导入模块
 4 import json     #导入模块
 5 import subprocess   #导入模块
 6 din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)   #基于网络家族以流的方式创建一个链接路
 7 ip=(127.0.0.1,8080)  #设定服务端唯一的地址
 8 din.bind(ip)  #绑定地址
 9 din.listen(5)  #激活启动,设置链接池最大缓数量
10 while True:
11     conn,addr=din.accept()   #等待接受数据链接
12     print(------->>>)
13     while True:
14         try:   #开始捕捉异常,在windows中使用
15             dr=conn.recv(1024)   #接收内容并赋值给dr
16             res=subprocess.Popen(dr.decode(utf-8),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)   #设置一个管道,把对的内容一个对的管道中,把错误的放进一个错误的管道中。
17             dui=res.stdout.read()  #读取标准输出的内容并赋值给dui
18             cuo=res.stderr.read()  #读取错误输出的内容并赋值给cuo
19             data_lik=len(dui)+len(cuo)  #计算标准输出和错误输出的总长度并赋值给data_lik
20             head_dic={data_lik:data_lik}  #自己顶一个字典 并赋值给head_dic
21             head_json=json.dumps(head_dic)  #把自己定义的字典进行一个序列化
22             head_bytes=head_json.encode(utf-8)  #把序列化后的内容进行转码 ,因为网络传输都是通过字节进行传输
23             head_len=len(head_bytes)  #把转换成字节码的长度拿到 并赋值给head_len
24             #发送报头长度
25             conn.send(struct.pack(i,head_len))  #发送自己定义的报头长度
26             # 发送报头
27             conn.send(head_bytes)       #发送自己定义的报头
28             #发送真是数据  
29             conn.send(dui)              #发送真实的数据
30             conn.send(cuo)              #发送真实的数据
31         except Exception:               #结束捕捉异常
32             break                       #跳出
33     conn.close()                        #断开链接
34 din.close()                             #关闭连接 






 1 #客户端
 2 import struct    #导入模块
 3 import socket    #导入模块
 4 import json      #导入模块
 5 din=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)   #基于网络家族和流的方式传输 创建连接
 6 ip=(127.0.0.1,8080)     #设置唯一的地址
 7 din.connect(ip)           #绑定地址
 8 while True:  
 9     run=input(请输入命令:)      #用户交互界面
10     if not run:continue           #判断如果run为空就跳出
11     din.send(bytes(run,encoding=utf-8))   #通过字节形式发送用户输入的的内容
12     data=din.recv(4)          #接收内容长度为4,并赋值给data
13     head_len=struct.unpack(i,data)[0]  #解报头并索引出值赋值给head_len
14     head_bytes=din.recv(head_len)      #接收长度为head_len变量中的值,赋值给head_bytes
15     head_json=head_bytes.decode(utf-8)   #把刚刚接收的内容进行转换,转换成utf-8
16     head_dic=json.loads(head_json)       #在把转换成utf-8的内容 反序列化成字典的形式
17     data_lik=head_dic[data_lik]        #在把字典的查找的值赋值给data_lik
18     recv_size=0                         #设定变量并赋值为0
19     recv_data=b‘‘                      #设定变量并创建一个空字节的
20     while recv_size < data_lik:       #如果变量小于字典查找出来的值时,循环为真。
21         data=din.recv(1024)          #接收内容赋值给data
22         recv_size+=len(data)        #把得到的内容长度加到变量recv_size中,这样就能实现如果没有取完内容就一直取得效果
23         recv_data+=data           #把拿到的值加到新创建的字节中
24         print(recv_data.decode(gbk))   #打印以GBK转码的内容
25 din.close()   #关闭连接
大牛方案--终极版

 

socket之粘包

标签:清除   基于   tin   tcp协议   window   gbk   套接字   win   文件内容   

原文地址:http://www.cnblogs.com/bypp/p/7597668.html

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