socket网络编程
一.客户端/服务器架构
C/S架构,包括
1.硬件C/S架构(打印机)
2.软件C/S架构(Web服务)
最常用的软件服务器就是Web服务器,一台机器里放了一些网页或Web应用程序,然后启动服务,这样的服务器的任务就是接受客户的请求,把网页发给客户,然后等待下一个客户请求,这些服务启动后的目标就是"永远运行下去",虽然他们不可能实现这样的目标,但只要没有关机或硬件出错等外力干扰,他们就会运行非常长的一段时间。
二.osi七层。
须知一个完整的计算机系统是由硬件,操作系统,应用软件三者组成,具备了这三个条件,一台计算机就可以跟自己玩了,比如打个单机游戏,什么的
如果你需要跟别人一起玩,那你就需要上网了,,互联网的核心就是有一个个协议组成,协议就是标准,全世界人通信的标准是英语,如果把计算机比作人,互联网就是计算机界的英语,所有的计算机都学会了互联网协议,那么所有的计算机都可以按照统一的标准去收发信息,从而完成通信了,人们把按照不同分工把互联网协议从逻辑上划分了层级,
osi各层功能:
1.物理层(Physical Layer)
物理层是OSI参考模型的最低层,它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。它主要关心的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流,物理链路可能是铜线、卫星、微波或其他的通讯媒介。它关心的问题有:多少伏电压代表1?多少伏电压代表0?时钟速率是多少?采用全双工还是半双工传输?总的来说物理层关心的是链路的机械、电气、功能和规程特性。
2.数据链路层(Data Link Layer)
![](https://images2015.cnblogs.com/blog/867020/201701/867020-20170101111936757-1846541683.png)
socket层
四。socker是什么。
socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,他是一组接口,在设计模式中,socket其实就是一个门面模式,他把复杂的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
也有人减socket说成是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地址就配置到网卡上的,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。
五.套接字发展史及分类。
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种(或者称为有两个种族),分别是基于文件型的和基于网络型的。
基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字:AF_UNIX
unix一切皆文件,基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据,两个套接字进程运行在同一机器,可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字:AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6,还有一些其他的地址家族,不过,他们要么是只用于某个平台,要么就是已经被废弃,或者是很少被使用,或者是根本没有实现,所有地址家族中,AF_INET是使用最广泛的一个,python支持很多种地址家族,但是由于我们只关心网络编程,所以大部分时候我么只使用AF_INET)
六.套接字工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友,先拨号,朋友听到电话铃声后提起电话,这时你和你的朋友就建立起了连接,就可以讲话了。等交流结束,挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理
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
1 import socket 2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) 3 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。 4 5 获取tcp/ip套接字 6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 7 8 获取udp/ip套接字 9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 10 11 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。 12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
服务断套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
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,出错时返回错误码,而不是抛出异常
公用用途的套接字函数
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断缓存区剩余空间时,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.getimeout() 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.filleon() 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
七 基于TCP的套接字
TCP服务端
1 import socket 2 # socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,protocal=0) 3 # tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 4 5 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 创建服务器的套接字 6 phone.bind(('192.168.12.37',8080)) # 绑定自己的ip地址,把地址绑定到套接字 7 phone.listen(5) # 监听,可以有几个等待的连接 监听连接 8 print('--------------') 9 conn,addr = phone.accept() # 等待连接 10 msg = conn.recv(1024) # 接收消息 11 print('客户端发来的消息是:',msg) 12 conn.send(msg.upper()) # 给客户端发送消息 13 conn.close() # 关闭客户端套接字 14 phone.close() # 关闭服务器套接字(可选)
TCP客户端
1 import socket 2 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 创建客户套接字 3 phone.connect(('192.168.12.56',8000)) # 尝试连接服务器 4 phone.send('hellolaiying'.encode('utf-8')) # 发消息 5 data = phone.recv(1024) 6 print('收到服务端发来的消息:',data) 7 phone.close() # 关闭客户套接字
上述流程的问题是,服务端只能接受一次连接,然后就彻底关闭掉了,实际情况应该是,服务端不断接收连接,然后循环通信,通信完毕后只关闭连接,服务器能够继续接收下一次连接,下面是修订版
1 import socket 2 ip_port=('127.0.0.1',8081)#电话卡 3 BUFSIZE=1024 4 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机 5 s.bind(ip_port) #手机插卡 6 s.listen(5) #手机待机 7 8 9 while True: #新增接收链接循环,可以不停的接电话 10 conn,addr=s.accept() #手机接电话 11 # print(conn) 12 # print(addr) 13 print('接到来自%s的电话' %addr[0]) 14 while True: #新增通信循环,可以不断的通信,收发消息 15 msg=conn.recv(BUFSIZE) #听消息,听话 16 17 # if len(msg) == 0:break #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生 18 19 print(msg,type(msg)) 20 21 conn.send(msg.upper()) #发消息,说话 22 23 conn.close() #挂电话 24 25 s.close() #手机关机 26 27 服务端改进版
1 import socket 2 ip_port=('127.0.0.1',8081) 3 BUFSIZE=1024 4 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 5 6 s.connect_ex(ip_port) #拨电话 7 8 while True: #新增通信循环,客户端可以不断发收消息 9 msg=input('>>: ').strip() 10 if len(msg) == 0:continue 11 s.send(msg.encode('utf-8')) #发消息,说话(只能发送字节类型) 12 13 feedback=s.recv(BUFSIZE) #收消息,听话 14 print(feedback.decode('utf-8')) 15 16 s.close() #挂电话 17 18 客户端改进版
问题:
如果在重启服务端时可能会遇到
这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址(在tcp三次握手,四次挥手,syn洪水攻击,服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法)
解决方法一:
#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))
解决方法二:
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 方法二
八.基于UDP的套接字
udp服务端
1 ss = socket() # 创建一个服务器的套接字 2 ss.bind() # 绑定服务器套接字 3 while True: 4 cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送) 5 6 ss.close() # 关闭服务器套接字
udp客户端
1 cs = socket() # 创建客户端套接字 2 while True: 3 cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话(发送/接收) 4 cs.close() # 关闭客户端套接字
udp套接字简单示例
1 # 服务端 2 from socket import * 3 ip_prot = ('127.0.0.1',8080) 4 buffsize = 1024 # 缓冲区接收的大小 5 udp_sever = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 6 udp_sever.bind(ip_prot) 7 while True: 8 msg,addr = udp_sever.recvfrom(buffsize) 9 print('14',msg) # 客户端发送过来的数据 10 print('15',addr) # 客户端的ip地址,端口 11 12 udp_sever.sendto(msg.upper(),addr) 13 udp_sever.close()
1 # #########客户端 2 from socket import * 3 ip_port = ("127.0.0.1",8080) # 服务端的地址 4 buff_size = 1024 # 缓冲区大小 5 udp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # 创建udp套接字 6 while True: 7 msg = input(">>>").strip() 8 if not msg: # 当用户输入为空就跳出当前循环,继续下一次循环 9 continue 10 udp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),ip_port) 11 back_msg,addr = udp_client.recvfrom(buff_size) # 一次接收数据的大小 12 print(back_msg.decode("utf-8"),addr) 13 14 udp_client.close()
QQ聊天(由于udp是不可靠传输,无连接,所以可以使用多个客户端去跟服务端通信)
1 # ########服务端 2 from socket import * 3 ip_prot = ('127.0.0.1',8080) 4 buffsize = 1024 # 缓冲区接收的大小 5 udp_sever = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 6 udp_sever.bind(ip_prot) 7 while True: 8 msg,addr = udp_sever.recvfrom(buffsize) 9 print("来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m" %(addr[0],addr[1],msg.decode("utf-8"))) 10 back_msg = input("服务端回复的消息是:").strip() 11 udp_sever.sendto(back_msg.encode("utf-8"),addr) 12 udp_sever.close()
#########客户端一 from socket import * ip_port = ("127.0.0.1",8080) # 服务端的地址 buff_size = 1024 # 缓冲区大小 udp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # 创建udp套接字 qq_name_dic = { "二小姐":(ip_port), "小妹":(ip_port), "帅帅":(ip_port) } for i in qq_name_dic: print(i) while True: qq_name = input("请选择聊天对象:").strip() while True: msg = input("请输入消息,回车发送:").strip() if msg == "quit": break if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic: continue udp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),qq_name_dic[qq_name]) back_msg,addr = udp_client.recvfrom(buff_size) print("来自[%s:%s]的一条信息:\033[1;44m%s\033[0m" %(addr[0],addr[1],back_msg.decode("utf-8"))) udp_client.close()
1 ########客户端二 2 from socket import * 3 ip_port = ("127.0.0.1",8080) # 服务端的地址 4 buff_size = 1024 # 缓冲区大小 5 udp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # 创建udp套接字 6 qq_name_dic = { 7 "二小姐":(ip_port), 8 "小妹":(ip_port), 9 "帅帅":(ip_port) 10 } 11 for i in qq_name_dic: 12 print(i) 13 while True: 14 qq_name = input("请选择聊天对象:").strip() 15 while True: 16 msg = input("请输入消息,回车发送:").strip() 17 if msg == "quit": 18 break 19 if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic: 20 continue 21 udp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),qq_name_dic[qq_name]) 22 back_msg,addr = udp_client.recvfrom(buff_size) 23 print("来自[%s:%s]的一条信息:\033[1;44m%s\033[0m" %(addr[0],addr[1],back_msg.decode("utf-8"))) 24 25 udp_client.close()
服务端运行结果
客户端一
客户端二
时间服务器
1 # ########服务端 2 from socket import * 3 import time 4 ip_port = ("127.0.0.1",8080) 5 buffsize = 1024 6 ntp_server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 7 ntp_server.bind(ip_port) 8 while True: 9 msg,addr = ntp_server.recvfrom(buffsize) 10 print("29===",msg) 11 if not msg: 12 time_fmt = "%Y-%m-%d %X" 13 else: 14 time_fmt = msg.decode("utf-8") 15 back_msg = time.strftime(time_fmt) 16 ntp_server.sendto(back_msg.encode("utf-8"),addr) 17 ntp_server.close()
ntp客户端
1 # ######ntp客户端 2 from socket import * 3 ip_port = ("127.0.0.1",8080) 4 buffsize = 1024 5 ntp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 6 while True: 7 msg = input("请输入时间格式(例%Y %m %d)>>>").strip() 8 ntp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),ip_port) 9 data,addr = ntp_client.recvfrom(buffsize) 10 print(data.decode("utf-8")) 11 ntp_client.close()
九.recv和recvfrom的区别
收发消息的原理须知,发消息:都是将数据发送到已端的发送缓冲中,收消息都是缓冲区中收
tcp:send发消息,recv收消息。
udp:sendto发消息,recvfrom收消息。
1.TCP协议:
(1):如果收消息缓冲区里的数据为空,那么recv就会阻塞.
(2):TCP基于可靠连接通信,然后一端断开了连接,那么另外一端的连接也会被迫中断,recv将不会阻塞,收到的是空。
十.沾包现象
我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序