TCP/IP协议 socket

TCP/IP四层协议

TCP/IP概念

tcp/ip协议是主机接入互联网以及接入互联网的两台主机通信的标准。

数据帧概念

数据帧
  |-- 包头
  |     |--源地址
  |     |--目标地址
  |     |--数据类型
  |
  |-- 数据

socket在四层协议中的位置

socket协议的交互流程

socket对象（内建）方法

    socket对象(内建)方法

服务器端套接字
s.bind() 	绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen() 	开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept() 	被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect() 	主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
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，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send() 	发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall() 	完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvform() 	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto() 	发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close() 	关闭套接字
s.getpeername() 	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname() 	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 	返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout) 	设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout() 	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno() 	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile() 	创建一个与该套接字相关连的文件

so基于tcp/ip 套接字通讯 server and client

服务端：

#1、 依照上socket流程图，实现一个功能，客户端输入什么，服务端就把输入的转为大写传送给客户端。
#2、客户端exit退出，不影响服务端的运行。
# soceet server

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9999)

# 封装协议（对象)
s = socket.socket()

# 绑定ip，端口
s.bind(ip_port)

# 启动监听
s.listen(5)  # 挂起连接数，  允许最多处理5个请求
while True:
    # 等待连接
    conn, addr = s.accept()  # accept方法等待客户端连接，直到有客户端连接后，会返回连接线（conn）、连接地址（addr）

    while True:
        # 至此，当客户端连接时，conn即为连接客户端的连接线
        # 所以，当客户端主动断开连接时，conn就不存在了，也会抛出异常
        # 在这里定义一个异常跟踪
        try:
            # 接收消息
            recv_data=conn.recv(1024)  # 接收conn连接线路，并指定缓存该线路的1024
            print('客户端发来的消息是', data.decode('utf-8'))

            # 发送消息
            send_data=recv_data.upper()  # 将接收消息转换为大写
            conn.send(send_data)  # 使用conn线路，发送消息
        except Exception:  # 如果客户端主动断开，则server退出该循环等待下一条连接
            break

    # 结束进程
    conn.close() # 中断线路

客户端：

# socket client

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9999)

# 封装协议（对象）
s = socket.socket()

# 向服务端建立连接
s.connect(ip_port)

while True:
    msg = input('--->: ')

    if not msg:continue ###如果输入回车则执行continue返回上层继续执行。

    client.send(msg.encode('utf-8')) ###发送一个msg到服务端

    print('客户端已经发送消息')

    if msg == 'exit': break  ###如果msg=exit的时候执行break退出整个循环。

    data = client.recv(1024) ##client接收到的server消息，

    print('客户端收到server消息',data.decode('utf-8'))  ##打印出来收到的消息用decode解码。

client.close() ##结束连接

注意：

解决：

#1、加入一条socket配置，重用ip和端口

phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
phone.bind(('127.0.0.1',8080))

#此条可以解决上述的问题

#2、发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接，通过调整linux内核参数解决，
vi /etc/sysctl.conf
编辑文件，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30

然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间