Python各协议下socket黏包问题原理

目录

• 1.socket黏包问题原理
• 2.UDP协议
• 3.TCP协议
• 4.发送方出现的黏包
• 5. 接收方出现的黏包
• 6.黏包的成因

1.socket黏包问题原理

黏包：指数据与数据之间没有明确的分界线，导致不能正确的读取数据。

应用数据想要发送数据就必须将数据交给操作系统，而操作系统需要同时为所有的应用程序提供数据传输服务，就意味着不可能马上将应用数据发送，就需要为程序提供一个缓冲区，用于临时存放数据。

当发送数据很快，有两条数据都在缓冲区时，操作系统可能将两个数据发给接收方，数据之间没有分界线，接收方会误认为是一条数据。

2.UDP协议

UDP在收发数据时是基于数据包的，即一个包一个包的发送，包与包之间有明确的分界，到达对方缓冲区后也是独立数据包。这种方式存在的问题：

①发送数据的长度每个操作系统会有不同的限制，数据超过限制则无法发送；

②接收方接收数据时，如果应用程序提供的缓存容量小于数据包的长度，则会造成数据的丢失，而缓冲区大小不可能无限大。

这意味着UDP不会出现黏包问题，但会丢失数据，不可靠。

3.TCP协议

TCP增加了一套校验规则来保证数据的完整性，会将超过TCP包最大长度的数据拆分为多个TCP包，并在传输数据时为每一个TCP数据包指定一个顺序号，接收方在收到TCP数据包后按照顺序将数据包进行重组，重组后的数据全都是二进制数据，且每次收到的二进制数据之间没有明显的分界。基于这种工作机制，TCP在三种情况下发生黏包问题：

①当单个数据包较小时，接收方可能一次性读取了多个包的数据；

②当整体数据较大时，接收方可能一次性仅读取了一个包的一部分内容；

③另外TCP协议为提高效率，增加了一种优化机制，会将数据小且发送间隔短的数据合并发送，该机制也会导致发送方将两个数据包粘在一起发送。

也就是说，TCP传输数据是可靠的，但是会黏包。

4.发送方出现的黏包

服务器端：

from socket import *
server_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('',8080))
server_socket.listen(5)
 
new_socket,client_addr = server_socket.accept()
 
data1 = new_socket.recv(1024)
data2 = new_socket.recv(1024)
print("收到的第一条数据：",data1)
print("收到的第二条数据：",data2)
 
new_socket.close()
server_socket.close()

客户端：

from socket import *
 
client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('10.175.193.126',8080))
client_socket.send('hello'.encode('utf-8'))
client_socket.send('word'.encode('utf-8'))
client_socket.close()

服务器端接收到的数据：

由于客户端两条数据发送间隔太短且数据包太小，被服务器端误认为是一条数据。

5. 接收方出现的黏包

服务器端：

from socket import *
import time
 
server_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('',8080))
server_socket.listen(5)
 
new_socket,client_addr = server_socket.accept()
print("连接成功！",client_addr)
 
data1 = new_socket.recv(3) #每次只接收三个字节，接收不完整
time.sleep(6)
print("收到的第一条数据：",data1)
 
data2 = new_socket.recv(10)
#接收第一次未接收的数据，若有空间，会继续接收新数据
print("收到的第二条数据：",data2)
 
new_socket.close()
server_socket.close()

客户端：

from socket import *
#通过time模块使客户端发送多个数据包时，时间间隔变长
import time
 
client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('10.175.193.126',8080))
client_socket.send('hello'.encode('utf-8'))
time.sleep(5) #让当前线程休眠5秒
client_socket.send('word'.encode('utf-8'))
 
client_socket.close()

服务器端接收到的数据：

6.黏包的成因

①服务器端出现黏包：接收方不知道消息之间的界限，不知道一个消息要提取多少字节的数据造成的；

②客户端出现黏包：TCP在发送数据少且间隔时间短的数据包时，会将几条合并一起发送。

到此这篇关于Python数据传输黏包问题的文章就介绍到这了！