python之SOCKET网络编程

一、socket解释

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的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。所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

 

 

二、套接字

套接字有两种：1、基于文件类型的套接字（AF_UNIX)   2、基于网络类型的套接字（AF_INET）(AF_INET6):用于IPV6

套接字工作流程：

　　　　　　　　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。

 

三、套接字函数

服务端套接字函数
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
s.send()            发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,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的地址
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.gettimeout()      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.fileno()          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

四、基于tcp的套接字

# 导入socket 库
from socket import *

# 主机地址为空字符串表示，所有的地址都绑定，
# 包括环回地址，所有网络接口的ip地址 127.0.0.1
# 客户端必须事先知道服务端的地址才能连接成功
HOST = '0.0.0.0'
PORT = 21567
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

#创建socket，指明协议,AF_INET表示是IPv4协议,  SOCK_STREAM表示是tcp协议
tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

#绑定地址和端口，表示使用这个地址
# HOST为空字符串表示 本机所有ip， port为21567
tcpSerSock.bind(ADDR)

#使socket处于监听状态，参数大意是指，允许等待连接的客户端的最大数量
# 这个TCP 服务进程监听在 本机所有ip， port为21567，等待客户端的连接。
tcpSerSock.listen(5)





print('等待客户端连接...')


# accept <阻塞式> 等待连接请求，有客户端连接上来，
# 只有服务端程序调用了accept，
# 才会有 syn ack ，客户端收到后发送 ack， 三路握手完成， 连接才能成功

# 注意，这里返回了一个新的socket：tcpCliSock用来和这个连接上来的客户端进行通信
# 原来的 tcpSerSock 还是负责监听
tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()
print('连接来自:', addr)

while True:
    # 阻塞式等待接收消息，BUFSIZ指定了一次最多获取多少byte的消息
    # 返回的是bytes类型，
    # 缺省是阻塞模式，可以设置socket 为nonblocking

    data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)

    # 当对方关闭连接的时候，返回空bytes
    if not data:
        tcpCliSock.close()
        break

    # 接受到的是bytes类型，需要解码
    rstr = data.decode()

    print(rstr)


    # 发送消息 send 不一定能发送所有的数据
    # sendall 会反复尝试，直到所有的数据都发送完毕
    # 发送的也必须是bytes类型
    tcpCliSock.sendall(f'** {rstr}'.encode())


tcpSerSock.close()

客户端

from socket import *

HOST = '127.0.0.1'
PORT = 21567
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

#创建socket，指明协议
tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

#连接远程地址和端口，发送syn，等待 syn ack，也是阻塞式的
tcpCliSock.connect(ADDR)

while True:
    data = input('>> ')
    if not data:
        break
    #     发送消息，必须是 bytes类型
    tcpCliSock.send(data.encode())

    # 阻塞式等待接收消息
    data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)
    # 当对方关闭连接的时候，返回空字符串
    if not data:
        break
    # 解码打印字符串
    print(data.decode())

tcpCliSock.close()

例：（以局域网内一台泊声背景音乐为服务端为例，编写客户端)

实际例子

 

五、基于UDP的套接字

服务端：

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

udp_server_client.bind(ip_port)

while True:
    msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(msg,addr)

    udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)

客户端：

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg=input('>>: ').strip()
    if not msg:continue

    udp_server_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)

    back_msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(back_msg.decode('utf-8'),addr)