Python基础篇【第十四篇】：网络编程

1.套接字
    套接字是一种源IP地址和目的IP地址以及源端口号和目的端口号的组合.网络化的应用程序在开始任何通讯之前都必须要创建套接字.就像电话的插口一样,没有它就没办法通讯.
    它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。
    套接字的英文名称就是socket

    套接字，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。
    非常非常简单的举例说明下:Socket=Ip address+ TCP/UDP + port。

    常用的TCP/IP协议的3种套接字类型如下所示。

    流套接字（SOCK_STREAM）：
    流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复发送，并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠的数据服务，原因在于其使用了传输控制协议，
    即TCP（The Transmission Control Protocol）协议。

    数据包套接字（SOCK_DGRAM）：
    数据包套接字提供了一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复，且无法保证顺序地接收到数据。数据包套接字使用UDP（User Datagram Protocol）
    协议进行数据的传输。由于数据包套接字不能保证数据传输的可靠性，对于有可能出现的数据丢失情况，需要在程序中做相应的处理。

    原始套接字（SOCK_RAW）：
    原始套接字(SOCKET_RAW)允许对较低层次的协议直接访问，比如IP、 ICMP协议，它常用于检验新的协议实现，或者访问现有服务中配置的新设备，因为RAW SOCKET可以自如地控制Windows下的多种协议，
    能够对网络底层的传输机制进行控制，所以可以应用原始套接字来操纵网络层和传输层应用。比如，我们可以通过RAW SOCKET来接收发向本机的ICMP、IGMP协议包，或者接收TCP/IP栈不能够处理的IP包，
    也可以用来发送一些自定包头或自定协议的IP包。网络监听技术很大程度上依赖于SOCKET_RAW

    原始套接字与标准套接字（标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据包套接字）的区别在于：原始套接字可以读写内核没有处理的IP数据包，而流套接字只能读取TCP协议的数据，数据包套接字只能读取UDP协
    议的数据。因此，如果要访问其他协议发送数据必须使用原始套接字。

2.套接字地址:主机与端口
    如果把套接字比作电话的插口--即通讯的最底层的结构,那主机与端口就像区号与电话号码的一对组合,有了能打电话的硬件还不够,还需要知道打给谁,往哪打.网络通讯通讯最近本的组成就是主机与端口.
    网络合法的端口范围在0~65535之间,系统保留的是1024以下的端口.

3.面向连接于无连接
    面向连接和无连接协议各种处理方法，面向连接和无连接协议Connection-Oriented and Connectionless Protocols 通信协议要么是面向连接的，要么是无连接的。这依赖于信息发送方是否需要与接收方联
    系并通过联系来维持一个对话（面向连接的），还是没有任何预先联系就发送消息（无连接的）且希望接收方能顺序接收所有内容。这些方法揭示了网络上实现通信的两种途径。

    面向连接
    面向连接的套接字,即在通信之前一定要建立一条连接,就像是和朋友打电话.这用通信方式也被称为'虚电路'或'流套接字'.面向连接的通信方式提供了顺序的 可靠的 不会重复的数据传输,而且不会加上数据边界
    这就意味着每一个要发送的信息,可能会被拆分成多份,每一份都会不多不少的正确到达目的地,然被重新按顺序拼装起来,传给正在等待的应用程序.
    实现这种连接的主要协议就是传输控制协议(TCP).要创建TCP套接字就得在创建的时候指定套接字类型SOCK_STREAM(流套接字即面向连接).TCP套接字采用SOCK_STREAM这个名字,表达了它作为流套接字的特点.
    由于这些套接字使用网际协议(IP)来查找网络中的主机,所以这样形成的整个系统,一般会由两个协议(TCP和IP)名称组合来描述,就是TCP/IP.
    缺点:需要提供一些保证,和要维持虚电路连接,这都是额外的负担.

    无连接
    无连接与面向连接正好相反,这意味着,无需建立连接就可以进行通讯,但是数据到达的顺序,可靠性及不重复行就无法保证了.数据报会保留数据边界,这就表示数据是整个发送的.
    使用数据报来传输数据就像邮政服务一样.邮件不一定会按他们发送的顺序到达,事实上邮件还可能会丢了.而且在网络中报文甚至就会重复发送,这也增加了复杂性.
    实现这种连接的主要协议就是用户数据报协议(UDP).要创建UDP套接字就得在创建的时候指定套接字类型为SOCK_DGRAM.由于这些套接字使用网际协议来查找网络中的主机,这样形成的整个系统,一般会由这两个
    协议(UDP和IP)名组合起来描述,即UDP/IP

4.网络编程
    通过以上的内容,使用socket模块.模块中的socket()函数被用来创建套接字.套接字也有自己的一套函数来提供基于套接字的网络通信.
    import socket

    # 使用socke.socke()函数创建套接字
    # socket(self, family, type, proto, fileno)
    # self:自己socket
    # family:套接字的类型
    # type: # 连接的类型(面向连接或者无连接)
    # proto:原型 I don't know
    # fileno:I don't know

    tcpsock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)      #tcp/ip套接字
    print(tcpsock,type(tcpsock))

    udpsock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)       #udp/ip套接字
    print(udpsock,type(udpsock))

5.套接字对象(内建)方法
        函数                                                      描述

    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

    面向模块的套接字                                               描述

    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。

    面向文件的套接字                                               描述

    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

6.创建一个TCP服务器
    ss = socket()       #创建服务器套接字
    ss.bind()           #把地址绑定到套接字上
    ss.listen()         #监听连接
    inf_loop:           #服务器无线循环
        cs = ss.accept()#接收客户端连接
    comm_loop:
        cs.recv(1024)/cs.send() #对话(接收与发送)
    cs.colse()          #关闭客户端套接字
ss.close()              #关闭服务器套接字

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
#server

import socket

# 使用socke.socke()函数创建套接字
# socket(self, family, type, proto, fileno)
# self:自己socket
# family:套接字的类型
# type: # 连接的类型(面向连接或者无连接)
# proto:原型 I don't know
# fileno:I don't know

# tcpsock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)      #tcp/ip套接字
# print(tcpsock,type(tcpsock))
#
# udpsock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)       #udp/ip套接字
# print(udpsock,type(udpsock))

sk = socket.socket()                #创建TCP/IP套接字
sk.bind(('127.0.0.1',9999,))        #绑定服务端的IP和端口
sk.listen(5)                        #开始监听"5"最多5个客户端等待
while True:                         #服务端永远等待客户端连接
    conn, address = sk.accept()         #接收客户端的请求(阻塞,一直等待),把接收到客户端的连接和地址信息传给变量
    print(address, conn)

 

import socket

obj = socket.socket()                   #创建TCP/IP套接字
obj.connect(('127.0.0.1', 9999))        #客户端指定连接的服务器地址
obj.close()                             #关闭客户端连接

 这就是简单的建立连接了