python 全栈开发，Day34(基于UDP协议的socket)

昨日内容回顾

网络的基础概念
arp协议 ：通过ip地址找到mac地址
五层模型 ： 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
tcp协议 ： 可靠的 面向连接 全双工
　　三次握手
　　四次挥手
udp协议 ： 不可靠的 面向数据包的 高效的
socket ：
　　是模块 是和应用层直接交互，
　　　　向下封装了，应用层之下的相关协议的一组网络通信的接口

全双工，表示双向连接。
为什么四次挥手的2次连接，不可以合并？
第一次断开，不会立即断开，如果还有数据，可以发送。所以不可以合并。

python代码，属于应用层

socket网络通信

新建文件server.py，内容如下：

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.listen()  # 参数n表示同一时间可以有n个链接等待与server段通信
conn,addr = sk.accept()
ret = conn.recv(1024).decode('utf-8')
print(ret)
conn.send(b'hello')
conn.close()
sk.close()

新建文件client.py，内容如下：

import socket
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
sk.send(b'hello')
print(sk.recv(1024).decode('utf-8'))
sk.close()

先执行server.py，再执行client.py，输出：

hello

但这是一次性的，能不能server与client交互呢？

修改server.py，内容如下：

import socket
 
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
sk.listen()   # 参数n表示同一时间可以有n个链接等待与server端通信
 
while True:
    conn,addr = sk.accept()
    while True:
        ret = conn.recv(1024).decode('utf-8')
        if ret == 'q':break
        print(ret)
        inp = input('>>>')
        conn.send(inp.encode('utf-8'))
        if inp == 'q':break
    conn.close()
 
sk.close()

修改client.py，内容如下：

import socket
 
sk = socket.socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9000))
while True:
    inp = input('>>>')
    sk.send(inp.encode('utf-8'))
    if inp == 'q':break
    ret = sk.recv(1024).decode('utf-8')
    if ret == 'q':break
    print(ret)
sk.close()

先执行server.py，再执行client.py，效果如下：

server可以主动关闭client，如果client再次开启，还可以继续聊。

如果client和server已经建立连接了。这个时候，再来一个客户端，新来的就不能用了。为啥呢？

对于一个tcp连接，客户端和server是一直占用的。其他所有客户端，全都不能占用。

因为连接是阻塞的。

如果一个server没有执行sk.colse()，再开一个进程时，就会出现

解决方案：

sk = socket.socket()
sk.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)  # 表示允许端口复用
sk.bind(('127.0.0.1',9000))

总结：

tcp协议适用于 文件的上传和下载 发送邮件 发送重要的文件
每和一个客户端建立链接 都会在自己的操作系统上占用一个资源
同一时间 只能 和一个客户端通信

数据交互是从上至下，然后再从下至上

下图，表示2台机器

基于UDP协议的socket

udp是无链接的，启动服务之后可以直接接受消息，不需要提前建立链接

简单使用

server端

import socket
 
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind(('127.0.0.1',9000))
msg,client_addr = sk.recvfrom(1024)  # udp协议不同建立链接
print(msg)
sk.sendto(b'world',client_addr)
sk.close()

client端

import socket
 
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.sendto(b'hello',('127.0.0.1',9000))
ret = sk.recvfrom(1024)
print(ret)
sk.close()

先执行server.py，再执行client.py，执行输出：

(b'world', ('127.0.0.1', 9000))

server.py，输出： b'hello'

上面的代码，执行一次就结束了，改成多次执行的。

server.py内容如下：

import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind(('127.0.0.1',9090))
while True:
    msg,client_addr = sk.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf-8'))
    inp = input('>>>')
    sk.sendto(inp.encode('utf-8'),client_addr)
sk.close()

client.py内容如下：

import socket
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    inp = input('>>>').strip()
    sk.sendto(inp.encode('utf-8'),('127.0.0.1',9090))
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf-8'))
sk.close()

在udp中，数据必须是server端先接收

先执行server.py，再执行client.py，效果如下：

client和server可以相互通信。如果再新开一个client，也是可以和server通信的。

那么问题来了，如果2个client，同时发给server，server先不回复。

最后再回复时，server会回复给谁呢？

在网络中，是有先后顺序的。即是是0.0001秒的差距，谁最后给server，那么server就会回复给它。

再增加一个功能，显示人名。

修改client.py，内容如下：

import socket
 
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
name = input('请输入名字: ')
while True:
    inp = input('请输入发送内容: ')
    sk.sendto(('%s : %s'%(name,inp)).encode('utf-8'),('127.0.0.1',9090))
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf-8'))
 
sk.close()

server.py不需要修改。先执行server.py，再执行client.py，效果如下：

再增加一个功能，人名显示不同的颜色。

修改server.py，内容如下：

import socket
lst = {'egon':'\033[1;31m','yuan':'\033[1;34m'}
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind(('127.0.0.1',9090))
while True:
    msg,client_addr= sk.recvfrom(1024)   # udp协议不用建立链接
    name,mesg = msg.decode('utf-8').split(':')
    color = lst.get(name.strip(),'')
    print('%s%s\033[0m'%(color,msg.decode('utf-8')))
    inp = input('>>>')
    sk.sendto(inp.encode('utf-8'),client_addr)
 
sk.close()

client.py不需要修改，先执行server.py，再执行client.py，效果如下：

切换到eva和yuan，就会有不同的颜色显示。

现在有一个需求，utf-8转码很麻烦，能不能自动转换呢？

是可以的，写一个类，这个类继承了socket，它能满足定制需求。

新建一个文件mysocket.py，内容如下：

from socket import *  # 导入socket模块
class Mysocket(socket):  # 继承socket
    def __init__(self,coding='utf-8'):  # 默认编码为utf-8
        self.coding = coding
        super().__init__(type=SOCK_DGRAM)  # 设定为udp协议
    def my_recv(self,num):  # num表示最大字节，比如1024
        msg,addr = self.recvfrom(num)
        return msg.decode(self.coding),addr  # 返回解码后的接收信息
    def my_send(self,msg,addr):  # msg和addr分别表示发送信息和连接ip:端口
        return self.sendto(msg.encode(self.coding),addr)  # 发送编码后的信息

修改server.py，内容如下：

from mysocket import Mysocket
sk = Mysocket()  # 可以指定编码，默认为utf-8
lst = {'eva':'\033[1;31m','yuan':'\033[1;34m'}
sk.bind(('127.0.0.1',9090))
while True:
    msg,client_addr= sk.my_recv(1024)   # udp协议不用建立链接
    name,mesg = msg.split(':')
    color = lst.get(name.strip(),'')
    print('%s%s\033[0m'%(color,msg))
    inp = input('>>>')
    sk.my_send(inp,client_addr)
 
sk.close()

client.py，内容如下：

from mysocket import Mysocket
sk = Mysocket()
name = input('请输入名字: ')
while True:
    inp = input('请输入发送内容: ')
    sk.my_send(('%s : %s'%(name,inp)),('127.0.0.1',9090))
    msg,addr = sk.my_recv(1024)
    print(msg)
 
sk.close()

先执行server.py，再执行client，py。执行效果同上！

时间同步服务                                                                                                                    
基于udp协议完成的
公司有4,5台服务器，00:00 执行任务，从一个文件里面 读取一些数据，作为明天的搜索关键字。
假如有一台服务器，慢了1小时，那么就会影响客户端访问。
现在机房里面，有一台标准时间的服务器。
机房里所有的机器，每隔一段时间，就去请求这台服务器，来获取一个标准时间

比如一个有标准时间的server，client可以从server获取标准时间，需要使用udp协议。
server不能关，它必须先接收客户端的ip，端口，信息，它才能将新消息，发给指定的人。

修改server.py，内容如下：

import time
import socket
sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind(('127.0.0.1',9090))
while True:
    msg,addr = sk.recvfrom(1024)
    sk.sendto(time.strftime(msg.decode('utf-8')).encode('utf-8'),addr)
sk.close()

修改client.py，内容如下：

import time
import socket
 
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    sk.sendto('%Y/%m/%d %H:%M:%S'.encode('utf-8'),('127.0.0.1',9090))  # 执行时间格式
    ret,addr = sk.recvfrom(1024)
    print(ret.decode('utf-8'))
    time.sleep(1)  # 暂停1秒执行
sk.close()

先执行server.py，再执行client,py，执行输出：

2018/05/04 16:33:08
2018/05/04 16:33:09
2018/05/04 16:33:10

...

在真正的工作中，不会让client 一直whilte true的
是用linux任务计划执行的

socket参数的详解

socket.socket(family=AF_INET,type=SOCK_STREAM,proto=0,fileno=None)

创建socket对象的参数说明：

family	地址系列应为AF_INET(默认值),AF_INET6,AF_UNIX,AF_CAN或AF_RDS。 （AF_UNIX 域实际上是使用本地 socket 文件来通信）
type	套接字类型应为SOCK_STREAM(默认值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其他SOCK_常量之一。 SOCK_STREAM 是基于TCP的，有保障的（即能保证数据正确传送到对方）面向连接的SOCKET，多用于资料传送。  SOCK_DGRAM 是基于UDP的，无保障的面向消息的socket，多用于在网络上发广播信息。
proto	协议号通常为零,可以省略,或者在地址族为AF_CAN的情况下,协议应为CAN_RAW或CAN_BCM之一。
fileno	如果指定了fileno,则其他参数将被忽略,导致带有指定文件描述符的套接字返回。 与socket.fromfd()不同,fileno将返回相同的套接字,而不是重复的。 这可能有助于使用socket.close()关闭一个独立的插座。

 最主要用到的参数是type

看下图：

左边是TCP，右边是UDP

对比可以看出，UDP的步骤比较少一点。

熟练掌握以下3个例子
时间同步
tcp协议的聊天
udp协议的聊天

周一默写 重写socket类的那一套，有3个文件。

server.py，内容如下：

from mysocket import Mysocket
 
sk = Mysocket()
sk.bind(('127.0.0.1',9090))
while True:
    msg,client_addr= sk.my_recv(1024)   # udp协议不用建立链接
    print(msg)
    if msg == 'q':sk.close()
    inp = input('>>>')
    sk.my_send(inp,client_addr)
    if inp == 'q':sk.close()
sk.close()

mysocket.py，内容如下：

from socket import *
class Mysocket(socket):
    def __init__(self,coding='utf-8'):
        self.coding = coding
        super().__init__(type=SOCK_DGRAM)
 
    def my_recv(self,num):
        msg,addr = self.recvfrom(num)
        return msg.decode(self.coding),addr
 
    def my_send(self,msg,addr):
        return self.sendto(msg.encode(self.coding),addr)

client.py，内容如下：

from mysocket import Mysocket
 
sk = Mysocket()
while True:
    inp = input('>>>')
    sk.my_send(inp,('127.0.0.1',9090))
    msg,addr = sk.my_recv(1024)
    print(msg)
 
sk.close()

周末作业：

1.继续完成聊天  使用udp协议
    加上重写socket类 + 名字 + 颜色
    进阶功能：
        1.添加好友，删除好友。
        2.client简单登录，用来表明身份，以登录用户来聊天。
 
2.cs架构的程序的登陆
    ftp做准备
    hashilib密文   client端简单加密一次 + server端加密
    使用tcp协议
    进阶功能：
        1.远程创建文件夹

第一个作业，请参考文章

http://www.py3study.com/Article/details/id/237.html

第二个作业，请参考文章

http://www.py3study.com/Article/details/id/238.html