从零开始的Python学习Episode 21——socket基础

socket基础

网络通信要素：

A:IP地址   (1) 用来标识网络上一台独立的主机

(2) IP地址 = 网络地址 + 主机地址（网络号：用于识别主机所在的网络/网段。主机号：用于识别该网络中的主机）

(3) 特殊的IP地址：127.0.0.1（本地回环地址、保留地址，点分十进制）可用于简单的测试网卡是否故障。表示本机。

B:端口号:  (1) 用于标识进程的逻辑地址。不同的进程都有不同的端口标识。

(2) 端口：要将数据发送到对方指定的应用程序上，为了标识这些应用程序，所以给这些网络应用程序都用数字进行标识。为了方便称呼这些数字，则将这些数字称为端口。（此端口是一个逻辑端口）

C: 传输协议：通讯的规则。例如：TCP、UDP协议（好比两个人得用同一种语言进行交流）

①、UDP：User Datagram Protocol用户数据报协议

特点：

• 面向无连接：传输数据之前源端和目的端不需要建立连接。
• 每个数据报的大小都限制在64K（8个字节）以内。
• 面向报文的不可靠协议。（即：发送出去的数据不一定会接收得到）
• 传输速率快，效率高。
• 现实生活实例：邮局寄件、实时在线聊天、视频会议…等。

②、TCP：Transmission Control Protocol传输控制协议

特点：

• 面向连接：传输数据之前需要建立连接。
• 在连接过程中进行大量数据传输。
• 通过“三次握手”的方式完成连接，是安全可靠协议。
• 传输速度慢，效率低。

注意：在TCP/IP协议中，TCP协议通过三次握手建立一个可靠的连接

socket通信流程

具体流程描述

流程描述：
1 服务器根据地址类型（ipv4,ipv6）、socket类型、协议创建socket
2 服务器为socket绑定ip地址和端口号
3 服务器socket监听端口号请求，随时准备接收客户端发来的连接，这时候服务器的socket并没有被打开
4 客户端创建socket
5 客户端打开socket，根据服务器ip地址和端口号试图连接服务器socket
6 服务器socket接收到客户端socket请求，被动打开，开始接收客户端请求，直到客户端返回连接信息。这时候socket进入阻塞状态，所谓阻塞即accept()方法一直等到客户端返回连接信息后才返回，开始接收下一个客户端连接请求
7 客户端连接成功，向服务器发送连接状态信息
8 服务器accept方法返回，连接成功
9 客户端向socket写入信息(或服务端向socket写入信息)
10 服务器读取信息(客户端读取信息)
11 客户端关闭
12 服务器端关闭

各种方法和参数

sk.bind(address)

　　#s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　#开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。

      #backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5
      #这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

　　#是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。

sk.accept()

　　#接受连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

　　#接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来

sk.connect(address)

　　#连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。

sk.connect_ex(address)

　　#同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061

sk.close()

　　#关闭套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

　　#接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

　　#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。

sk.send(string[,flag])

　　#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。即：可能未将指定内容全部发送。

sk.sendall(string[,flag])

　　#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。

      #内部通过递归调用send，将所有内容发送出去。

sk.sendto(string[,flag],address)

　　#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。该函数主要用于UDP协议。

sk.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 client 连接最多等待5s ）

sk.getpeername()

　　#返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

sk.getsockname()

　　#返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

sk.fileno()

　　#套接字的文件描述符

简单例子

'''server端'''
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
sk = socket.socket()
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)

print('server is waiting...')

conn,addr = sk.accept()
client_data = conn.recv(1024)
print(str(client_data,'utf8'))
conn.sendall(bytes('hi!',encoding="utf-8"))

sk.close()

###################
'''client端'''
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)

sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)

sk.sendall(bytes('hi',encoding="utf8"))

server_reply = sk.recv(1024)
print (str(server_reply,"utf8"))

两端聊天例子

#--------------server端
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
sk = socket.socket()
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)
print('server is waiting...')
conn,addr = sk.accept()
while True:
    client_data = conn.recv(1024)
    if str(client_data,'utf8')=='exit':
        break
    print('<<<',str(client_data,'utf8'))
    inp = input('>>>')
    conn.sendall(bytes(inp,encoding="utf-8"))

sk.close()

#--------------client端
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)

sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
while True:
    inp = input('>>>')
    sk.sendall(bytes(inp, encoding="utf8"))
    if inp == 'exit':
        break
    server_reply = sk.recv(1024)
    print ('<<<',str(server_reply,"utf8"))

粘包问题

sendall会把数据直接全部发送到客户端，客户端将所有的数据都放到缓冲区,每次recv多少字节取决于recv内的参数，理论不应该超过8k。

所以，并不能一次recv()无限大数据。解决粘包问题主要思路是先获取要传输的数据的大小，先传到目标主机，接着再发送数据。另外，目标主机以数据的大小为标准循环接收数据直至获取完毕。