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 0 - 1023是系统保留的
server.bind(("127.0.0.1",65535))

# 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(5)
# 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:
            # 1024  程序的最大缓冲区容量   返回值类型为bytes类型
            data = c.recv(1024).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