Python socket 编程实验

实验内容

1.编写一个基于UDP协议的客户机与服务器程序，实现相互通讯。
2.编写一个基于TCP协议的客户机与服务器程序，实现相互通讯。
3.捕获以上两种通讯的数据包，使用Wireshark进行分析，以深入了解TCP、UDP协议的数据传输机制。

TCP编程及监听分析

1、建立一个TCP服务器连接需要6个步骤：

(1）创建socket对象。
调用socket构造函数：
socket=socket.socket(familly,type)
family的值可以是AF_UNIX(Unix域，用于同一台机器上的进程间通讯)，也可以是AF_INET（对于IPV4协议的TCP和 UDP），至于type参数，SOCK_STREAM（流套接字）或者 SOCK_DGRAM（数据报文套接字）、SOCK_RAW（raw套接字），TCP使用SOCK_STREAM参数。
(2）将socket绑定（指派）到指定地址上，socket.bind(address)
address必须是一个双元素元组,((host,port)),主机名或者ip地址+端口号。如果端口号正在被使用或者保留，或者主机名或ip地址错误，则引发socke.error异常。
(3）绑定后，必须准备好套接字，以便接受连接请求。
socket.listen(backlog)
backlog指定了最多连接数，至少为1，接到连接请求后，这些请求必须排队，如果队列已满，则拒绝请求。
(4）服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接：
connection,address=socket.accept()
调用accept方法时，socket会进入'waiting'（或阻塞）状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。accept方法返回一个含有两个元素的元组，形如
(connection,address)。第一个元素（connection）是新的socket对象，服务器通过它与客户通信；第二个元素（address）是客户的internet地址。
(5）处理阶段，服务器和客户通过send和recv方法通信（传输数据）。
服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。服务器使用recv方法从客户接受信息。调用recv时，必须指定一个整数来控制本次调用所接受的最大数据量。recv方法在接受数据时会进入'blocket'状态，最后返回一个字符串，用它来表示收到的数据。如果发送的量超过recv所允许，数据会被截断。多余的数据将缓冲于接受端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区删除。
(6）传输结束，服务器调用socket的close方法以关闭连接。

2、建立一个TCP客户端连接则需要4个步骤：

(1）创建一个socket以连接服务器 socket=socket.socket(family,type)
(2）使用socket的connect方法连接服务器 socket.connect((host,port))
(3）客户和服务器通过send和recv方法通信。
(4）结束后，客户通过调用socket的close方法来关闭连接。

3、建立TCP服务器与TCP客户端程序
tcp-server.py
创建套接字，绑定套接字，开始监听，就是一个while循环一直监听有没有消息连接。

#-*- coding: utf-8 -*-
#@Time : 2021/4/15 15:16
#@Author : HUGBOY
#@File : tcp-server.py
#@Software: PyCharm

import socket

# 开启ip和port
ip_port = ('192.168.1.111', 666)
# 生成一个句柄
sk = socket.socket()
# 绑定ip和port
sk.bind(ip_port)
# 最多连接数
sk.listen(5)

# 开启死循环
print('server waiting...')
# 等待链接 阻塞
conn, addr = sk.accept()
# 获取客户端请求
print('链接成成功, 客户端为:', addr)

while True:
    client_data = conn.recv(1024)
    print('[收到客户端数据]:' + client_data.decode('utf-8'))

    if client_data == 'q':
        break

    # 发送数据
    msg = input('回复客户端:>>>')
    conn.sendall(msg.encode('utf-8'))

# Close
conn.close()
sk.close()

ctp-client.py
创建套接字，连接，等待输入，发送。

#-*- coding: utf-8 -*-
#@Time : 2021/4/15 15:09
#@Author : HUGBOY
#@File : tcp-client.py
#@Software: PyCharm

import socket
# 服务端ip和port
ip_port = ('192.168.1.111', 666)
# 生成一个句柄
sk = socket.socket()
# 请求链接服务器
sk.connect(ip_port)

while True:
    msg = input('向服务端发送:')
    # 发送数据
    sk.sendall((msg.encode('utf-8')))

    if msg == 'q':
        break

    # 接收数据
    server_reply = sk.recv(1024)

    if not server_reply:
        break

    print('[收到服务端数据]:' + server_reply.decode('utf-8'))

# Close
sk.close()

实验任务
查出通讯三次握手、源端口、目的端口、TTL值、IP版本号、协议类型、IP头长度以及传输的数据内容。

三次握手

源端口
目的端口

TTL值

IP版本号

协议类型

IP头长度

传输数据内容

UDP编程及监听分析

由于UDP是无连接的，与TCP的区别在服务器端表现为，无需监听函数listen()对客户端的连接进行监听；在客户端的表现为客户端的socket无需与服务器建立连接就能够进行数据的发送与接收，即无需connect()函数。

1、建立一个UDP服务器连接需要4个步骤：

1）创建socket对象。调用socket构造函数：
socket=socket.socket(familly,type)
family的值可以是AF_UNIX(Unix域，用于同一台机器上的进程间通讯)，也可以是AF_INET（对于IPV4协议的TCP和 UDP），至于type参数，SOCK_STREAM（流套接字）或者 >SOCK_DGRAM（数据报文套接字）,SOCK_RAW（raw套接字），UDP 使用SOCK_DGRAM参数。
2）将socket绑定（指派）到指定地址上，socket.bind(address)
address必须是一个双元素元组,((host,port)),主机名或者ip地址+端口号。如果端口号正在被使用或者保留，或者主机名或ip地址错误，则引发socke.error异常。
3）处理阶段，服务器和客户通过sendto()和recvfrom()方法通信（传输数据）。
4）传输结束，服务器调用socket的close方法以关闭连接。

2、建立一个UDP客户端连接则需要4个步骤：

1）创建一个socket以连接服务器 socket=socket.socket(family,type)
2）使用socket的connect方法连接服务器 socket.connect((host,port))
3）客户和服务器通过sendto()和recvfrom()方法通信。
4）结束后，客户通过调用socket的close方法来关闭连接。

3、编写UDP服务器与客户端程序
udp-server.py
创建套接字，开始监听，就是一个while循环一直监听有没有消息连接。

#-*- coding: utf-8 -*-
#@Time : 2021/4/15 18:55
#@Author : HUGBOY
#@File : udp-server.py
#@Software: PyCharm

from socket import *

host = '192.168.1.111'
port = 666
addr = (host, port)

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
s.bind(addr)

print('等待客户端连接...')
while True:
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print(addr + ':' + data.decode('utf-8'))
    msg = '收到。'
    s.sendto(msg.encode('utf-8'), addr)

s.close()

udp-client.py
创建套接字，while循环一直监听有没有消息连接。

#-*- coding: utf-8 -*-
#@Time : 2021/4/15 17:13
#@Author : HUGBOY
#@File : udp-client.py
#@Software: PyCharm

from socket import *

host = '192.168.1.111'
port = 666
addr = (host, port)

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
while True:
    msg = input('向客户端发送:')
    s.sendto(msg.encode('utf-8'), addr)
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print(addr, ':', data.decode('utf-8'))
s.close