基于网络编程 TCP协议及 socket 基本语法

socket是什么

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

也有人将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序

而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识

套接字分类:

　　基于文件类型的套接字家族

套接字家族的名字：AF_UNIX

　　基于网络类型的套接字家族

套接字家族的名字：AF_INET

六套接字工作流程

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束

socket()模块函数用法

import socket

socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)

socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。

获取tcp/ip套接字

tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

获取udp/ip套接字

udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。

例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM

实例：基于TCP协议

服务端

import socket

# 创建socket对象  指定type参数为socket.SOCK_DGRAM 表示使用UDP协议

server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) # datagram数据报的意思

# 绑定ip和端口

server.bind(("127.0.0.1",8888))

while True:

    # 接收数据 返回一个元祖  数据和 发送方的地址

    msg,c_addr = server.recvfrom(1024)

    print("收到来自%s: 说:%s" % (c_addr[0] ,msg.decode("utf-8")))

    # 发送数据到指定ip和端口

    server.sendto(msg.upper(),c_addr)

客户端

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # datagram数据报的意思

while True:

    msg = input(">>>:")

    client.sendto(msg.encode("utf-8"),("127.0.0.1",8888))

    data,addr = client.recvfrom(1024)

    print(data.decode("utf-8"))

下面是采用打电话的场景描述：

#服务器

# import socket

# #买电话

# phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# #插卡

# phone.bind(('127.0.0.1',12012))   #端口范围0-65535    0-1024 给系统用的

# #开机

# phone.listen(5)  # 5 表示同一时间 最大接受请求值为5

# #等电话

# conn,client_addr = phone.accept()

# print('接受到',client_addr,'的电话')

# #收信息

# msg = conn.recv(1024) # 1024是一个最大值 限制

# print(msg.decode('utf-8'))

# #回信息

# conn.send('然后呢'.encode('utf-8'))

# #挂电话

# conn.close()

# #关机

# phone.close()

#客户端



# import socket

# # #买电话

# # phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# # #拨号

# # phone.connect(('127.0.0.1',12012))

# # #发信息

# # phone.send('哈哈哈哈哈哈哈哈'.encode('utf-8'))

# # #收信息

# # data = phone.recv(1024)

# # print(data.decode('utf-8'))

# # #挂电话

# # phone.close()

先运行服务器，在运行客户端，不然会：

Traceback (most recent call last):

  File "F:/练习/客户端.py", line 18, in <module>

    phone.connect(('127.0.0.1',2323))

ConnectionRefusedError: [WinError 10061] 由于目标计算机积极拒绝，无法连接。

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端

tcp服务端

服务端套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字接受一个元组参数
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字函数
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv()            接收TCP数据
s.send()            发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall()         发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom()        接收UDP数据
s.sendto()          发送UDP数据
s.getpeername()     连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname()     当前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的参数
s.setsockopt()      设置指定套接字的参数
s.close()           关闭套接字

面向锁的套接字方法
s.setblocking()     设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout()      设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件

TCP服务端：

import socket

# 使用TCP 可以直接默认

server = socket.socket()

# 指定端口 和 ip     端口  - 1023是系统保留的

server.bind(("127.0.0.1",))

# 监听请求  参数为最大半连接数(三次握手未完成的请求  可能是服务器来不及 客户端恶意攻击)

server.listen()

# 为了可以不断的接受客户端连接请求

while True:

    # 接受连接请求

    c,addr = server.accept()

    # 为了可以重复收发数据

    while True:

        try:

            #   程序的最大缓冲区容量   返回值类型为bytes类型

            data = c.recv().decode("utf-8")

            # 如果客户端断开连接(客户端调用了close) recv 返回值为kong 此时应该结束循环

            if not data:# 在linux中 客户端异常关闭 服务器也会收空

                print("client closed!")

                c.close()

                break

            #解码

            print(data)

            # 回复数据 将原始数据转为大写

            c.send(data.upper().encode("utf-8"))

        except ConnectionResetError:

            print("客户端异常关闭!!")

            c.close()

            break

# 关闭资源

server.close()

# TCP断开连接的正确姿势

# 客户端调用close

# 服务器判断如果接收数据为空则相应的调用close

服务端