Python学习笔记--网络通信--socket

1.socket里面的，AF_INET和AF_UNIX有什么区别？

AF_INET用于真实的两台机器进行通信。
AF_UNIX用于本地自己跟自己通信。
参考资料：http://www.langdebuqing.com/

2.socket 通信示例？

服务端：

代码：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # AF_INET和AF_UNIX区别,AF_INET远程交互,AF_UNIX本地交互
    # SOCK_STREAM 流式协议 = TCP ; SOCK_DGRAM 数据报协议 = UDP

print(phone)   # <socket.socket fd=436, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_DGRAM, proto=0>

# 2.绑定电话卡
phone.bind(("127.0.0.1",8080))  # 绑定ip和端口 # 为了让客户端访问,这里一般固定后就不变了.

# 3.开机
phone.listen(5) # __backlog = 5 半连接池数量为5

# 4.接受链接信息
conn,client_addr = phone.accept()   # 返回两个值. conn是链接通路,是三次握手的成果;client_addr是客户端的地址.
print(conn)
#<socket.socket fd=356, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0,
# laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 1873)>
print(client_addr)
# ('127.0.0.1', 1873)

# 5.收发消息
data = conn.recv(1024) # 最大接收字节数 1024 ; 注意 这里的data是byte类型
print(data) # b'hello'
conn.send(data.upper()) # 回消息 ,这里为了演示,把data的大写返回去。

# 6.挂电话
conn.close()

# 7.关机
phone.close()

客户端：

代码：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # AF_INET和AF_UNIX区别,AF_INET远程交互,AF_UNIX本地交互
    # SOCK_STREAM 流式协议 = TCP ; SOCK_DGRAM 数据报协议 = UDP

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1",8080))


# 3.发,收数据
phone.send("hello".encode("utf-8"))
# phone.send(b"hello") # 这样也可以

data = phone.recv(1024) # 接收数据 同样设置为1024
print(data.decode("utf-8")) # 返回的也是byte类型,需要解码


# 4.关机
phone.close()

3.socket通信，升级--加上循环。

服务端：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2.绑定电话卡
phone.bind(("127.0.0.1",8080))

# 3.开机
phone.listen(5)

# 4.接受链接信息
conn,client_addr = phone.accept()   # 返回两个值. conn是链接通路,是三次握手的成果;client_addr是客户端的地址.

# 5.收发消息
while True:
    data = conn.recv(1024) # 最大接收字节数 1024 ; 注意 这里的data是byte类型
    print(data) # b'hello'
    conn.send(data.upper()) # 回消息 ,这里为了演示,把data的大写返回去。

# 6.挂电话
conn.close()

# 7.关机
phone.close()

客户端：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # AF_INET和AF_UNIX区别,AF_INET远程交互,AF_UNIX本地交互
    # SOCK_STREAM 流式协议 = TCP ; SOCK_DGRAM 数据报协议 = UDP

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1",8080))


# 3.发,收数据
# 建立循环
while True:
    msg = input("请输入信息:")
    phone.send(msg.encode("utf-8"))

    data = phone.recv(1024) # 接收数据 同样设置为1024
    print(data.decode("utf-8")) # 返回的也是byte类型,需要解码


# 4.关机
phone.close()

4.socket通信--升级2--解决客户端发空报错。

服务端代码不动：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2.绑定电话卡
phone.bind(("127.0.0.1",8080))

# 3.开机
phone.listen(5)

# 4.接受链接信息
conn,client_addr = phone.accept()   # 返回两个值. conn是链接通路,是三次握手的成果;client_addr是客户端的地址.

# 5.收发消息
while True:
    data = conn.recv(1024) # 最大接收字节数 1024 ; 注意 这里的data是byte类型
    print(data) # b'hello'
    conn.send(data.upper()) # 回消息 ,这里为了演示,把data的大写返回去。

# 6.挂电话
conn.close()

# 7.关机
phone.close()

客户端--增加为空判断

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1", 8080))

# 3.发,收数据
# 建立循环
while True:
    msg = input("请输入信息:")
    if len(msg) == 0:
        continue  # 跳过本次
    phone.send(msg.encode("utf-8"))
    # print("1111111111") 调试1
    data = phone.recv(1024)  # 接收数据  # 发空消息,会阻塞这里
    # print("222222222") 调试2
    print(data.decode("utf-8"))

# 4.关机
phone.close()

5.服务端，应该具备的能力是？

一直提供服务
并发的能力

6.socket通信--升级3--解决服务端一直接受“空”问题。

服务端：

增加长度判断
代码：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2.绑定电话卡
phone.bind(("127.0.0.1",8080))

# 3.开机
phone.listen(5)

# 4.接受链接信息
conn,client_addr = phone.accept()   # 返回两个值. conn是链接通路,是三次握手的成果;client_addr是客户端的地址.

# 5.收发消息
while True:
    try:    # win 其他版本, 会报错
        data = conn.recv(1024)
        if len(data) == 0:  # linux win11 会收到空 b''
            break
        print(data) # b'hello'
        conn.send(data.upper())
    except Exception:
        break

# 6.挂电话
conn.close()

# 7.关机
phone.close()

客户端：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1", 8080))

# 3.发,收数据
# 建立循环
while True:
    msg = input("请输入信息:")
    if len(msg) == 0:
        continue  # 跳过本次
    phone.send(msg.encode("utf-8"))
    # print("1111111111") 调试1
    data = phone.recv(1024)  # 接收数据  # 发空消息,会阻塞这里
    # print("222222222") 调试2
    print(data.decode("utf-8"))

# 4.关机
phone.close()

7.socket通信--升级4--解决服务端只能提供一次服务。

想让服务端一直提供服务。

服务端：

增加循环。

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2.绑定电话卡
phone.bind(("127.0.0.1", 8080))

# 3.开机
phone.listen(5)

# 4.接受链接信息
# 循环执行
while True:
    conn, client_addr = phone.accept()

    # 5.收发消息
    while True:
        try:  # win 其他版本, 会报错
            data = conn.recv(1024)
            if len(data) == 0:  # linux win11 会收到空 b''
                break
            print(data)  # b'hello'
            conn.send(data.upper())
        except Exception:
            break

    # 6.挂电话
    conn.close()

# 7.关机
phone.close()

客户端：

代码：

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1", 8080))

# 3.发,收数据
# 建立循环
while True:
    msg = input("请输入信息:")
    if len(msg) == 0:
        continue  # 跳过本次
    phone.send(msg.encode("utf-8"))
    # print("1111111111") 调试1
    data = phone.recv(1024)  # 接收数据  # 发空消息,会阻塞这里
    # print("222222222") 调试2
    print(data.decode("utf-8"))

# 4.关机
phone.close()

8.如何写一个执行远程命令的C/S程序？

服务端--调用subprocess来执行

import socket
import subprocess
# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2.绑定电话卡
phone.bind(("127.0.0.1", 8080))

# 3.开机
phone.listen(5)

# 4.接受链接信息
# 循环执行
while True:
    conn, client_addr = phone.accept()

    # 5.收发消息
    while True:
        try:  # win 其他版本, 会报错
            cmd = conn.recv(1024)
            if len(cmd) == 0:  # linux win11 会收到空 b''
                break
            cmd = cmd.decode("utf-8")   # 先解码
            # 再执行
            obj = subprocess.Popen(cmd,shell=True,
                                   stderr=subprocess.PIPE,
                                   stdout=subprocess.PIPE
                                   )
            res1 = obj.stdout.read()
            res2 = obj.stderr.read()
            conn.send(res1+res2)    # 把两个值都返回去
        except Exception:
            break

    # 6.挂电话
    conn.close()

# 7.关机
phone.close()

客户端--注意解码方式(win用gbk，linux用utf-8）

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1", 8080))

# 3.发,收数据
# 建立循环
while True:
    msg = input("请输入信息:")
    if len(msg) == 0:
        continue  # 跳过本次
    phone.send(msg.encode("utf-8"))
    data = phone.recv(1024)  # 接收数据  # 发空消息,会阻塞这里
    print(data.decode("gbk"))   # 在win解码用gbk

# 4.关机
phone.close()

# !!!注意,这里输入tasklist会出现不全。输入dir可以展示

问题1，是输入tasklist会出现显示不全的现象。
问题2，是输入tasklist后再输入dir会发现显示的上次剩余的内容。（这可以帮助理解【流协议】）
我的解决：可以尝试recv(1024) -->recv(更大的数字)

9.梳理--服务端

①实例化服务
②绑定ip+port
③建立监听池
④连接循环（接收连接）（类比，饭店迎宾）
⑤通信循环（收发数据）（类比，服务员）
⑥通信结束+连接结束。
⑦补充通信连接的异常。
示例代码（演示）：

from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)

while True: # 链接循环
    conn, clint_addr = server.accept()
    print("客户端的地址")

while True: # 通信循环
    data = conn.recv(1024)  # 收
    conn.send(回复的数据)

# 关闭通信
conn.close()

# 整体关机
server.close()

运行代码:

from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)

# 链接循环(接收)
while True:
    conn, client_addr = server.accept()

    # 通信循环
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)  # 收
            conn.send(数据)  # 发
        except Exception:
            break
    # 结束通信
    conn.close()

# 结束链接
server.close()
# 补充异常(为了简洁省略了win7 win10 的data为0的判断)

10.梳理--客户端

①实例化客户端
②连接远程ip+port
③通信循环
④补充异常输入为空的判断

代码：

from socket import *

# 实例化客户端
client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 连接远程的ip+port
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
# 通信循环
while True:
    cmd = input('>>>').strip()
    if len(cmd) == 0:
        continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    data = client.recv(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

# 补充异常输入为空的判断: 在10,11行体现

11.梳理--服务器--增加执行命令功能

①导入subprocess模块的Popen，PIPE
②实例化Popen，shell打开，管道打开
③从返回值里读取结果。
代码

from socket import *
from subprocess import PIPE, Popen # *====增加执行命令的功能======*

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)

# 链接循环(接收)
while True:
    conn, client_addr = server.accept()

    # 通信循环
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)  # 收
            # *====增加执行命令的功能======*
            cmd = data.decode("utf-8")
            obj = Popen(cmd,
                        shell=True,
                        stdout=PIPE,
                        stderr=PIPE)
            res_out = obj.stdout.read()  # 读出管道的输出
            res_err = obj.stderr.read() # 读出管道的错误输出
            # 因为这里res_out是byte类型,所以可以直接发送
            # *==========================*
            conn.send(res_out+res_err)  # 发 byte类型
        except Exception:
            break
    # 结束通信
    conn.close()

# 结束链接
server.close()
# 补充异常(为了简洁省略了win7 win10 的为0的判断)

客户端补充一行解码格式为gbk

from socket import *

# 实例化客户端
client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 连接远程的ip+port
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
# 通信循环
while True:
    cmd = input('>>>').strip()
    if len(cmd) == 0:
        continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    data = client.recv(1024)
    print(data.decode('gbk')) # *===执行命令的机器是win,改编码为gbk======*

# 补充异常输入为空的判断: 在10,11行体现

12.解决粘包--基础

服务端：

from socket import *
from subprocess import PIPE, Popen  # *====增加执行命令的功能======*
import struct  # 导入把数据包变为固定长度的模块

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
server.listen(5)

# 链接循环(接收)
while True:
    conn, client_addr = server.accept()
    print("对方的ip地址为:", client_addr)

    # 通信循环
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)  # 收
            if len(data) == 0:
                continue
            # *====增加执行命令的功能======*
            cmd = data.decode("utf-8")
            obj = Popen(cmd,
                        shell=True,
                        stdout=PIPE,
                        stderr=PIPE)
            res_out = obj.stdout.read()  # 读出管道的输出
            res_err = obj.stderr.read()  # 读出管道的错误输出
            # 因为这里res_out是byte类型,所以可以直接发送
            # *==========================*
            res_size = len(res_out) + len(res_err)
            print("长度为:", res_size)
            # ①先发数据头,包含数据长度
            header = struct.pack("i", res_size)
            conn.send(header)
            # ②再发数据
            conn.send(res_out)  # 发 byte类型
            conn.send(res_err)

        except Exception:
            break
    # 结束通信
    conn.close()

# 结束链接
server.close()
# 补充异常(为了简洁省略了win7 win10 的为0的判断)

客户端：

from socket import *
import struct
# 实例化客户端
client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 连接远程的ip+port
client.connect(('127.0.0.1', 8080))
# 通信循环
while True:
    cmd = input('>>>').strip()
    if len(cmd) == 0:
        continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    # *===增加数据头的接收======*
    header = client.recv(4)
    total_size = struct.unpack("i",header)[0]
    print("客户端接收到的header为:",total_size) #(437,),这里要取[0]
    print("="*50)

    # *===增加数据长度的判断======*
    # total_size = 437  # 假设总大小为total_size
    recv_size = 0
    res = b''
    while recv_size < total_size:
        data = client.recv(1024)
        recv_size += len(data)
        res += data # 累加到res
    res = res.decode("gbk")   # 再统一解码gbk
    print(res)
    # *=======================*


# 补充异常输入为空的判断: 在10,11行体现

13.解决粘包--升级（终极版）

服务端：

from socket import *
from subprocess import PIPE, Popen  # *====增加执行命令的功能======*
import struct  # 导入把数据包变为固定长度的模块
import json

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))　　# 根据需要修改ip
server.listen(5)

# 链接循环(接收)
while True:
    conn, client_addr = server.accept()
    print("对方的ip地址为:", client_addr)

    # 通信循环
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)  # 收
            if len(data) == 0:
                continue
            # *====增加执行命令的功能======*
            cmd = data.decode("utf-8")
            obj = Popen(cmd,
                        shell=True,
                        stdout=PIPE,
                        stderr=PIPE)
            res_out = obj.stdout.read()  # 读出管道的输出
            res_err = obj.stderr.read()  # 读出管道的错误输出
            # print(res_out.decode("gbk"))
            # *==========================*
            # 计算总长度
            total_size = len(res_out) + len(res_err)
            # ①先构建header_dic
            header_dic = {
                "filename": "a.txt",
                "total_size": total_size,
                "md5": "123456789"
            }
            header_json = json.dumps(header_dic)  # 转换为json
            header_byte = header_json.encode("utf-8")   # 转换为byte
            header_len = len(header_byte)   # 求出长度
            header_pack = struct.pack("i", header_len)  # 压成包,发送
            # ②先发4字节
            conn.send(header_pack)
            # ③再发送header_byte
            conn.send(header_byte)
            # ④最后发送真正的数据
            conn.send(res_out)
            conn.send(res_err)

        except Exception:
            break
    # 结束通信
    conn.close()

# 结束链接
server.close()
# 补充异常(为了简洁省略了win7 win10 的为0的判断)

客户端

import json
from socket import *
import struct
# 实例化客户端
client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 连接远程的ip+port
client.connect(('127.0.0.1', 8080))# 这里根据需要修改
# 通信循环
while True:
    cmd = input('>>>').strip()
    if len(cmd) == 0:
        continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    # *===增加数据头的接收======*
    # ①接收对面的4字节
    header = client.recv(4)
    # ②解包
    header_size = struct.unpack("i",header)[0]  #
    # ③接收header_byte
    header_byte = client.recv(header_size)
    # ④解码为json
    header_json = header_byte.decode("utf-8")
    # ⑤转换为python的字典
    header_dic = json.loads(header_json)
    # ⑥拿到字典里的total_size
    total_size = header_dic["total_size"]

    # ⑦循环拿取数据
    recv_size = 0
    res = b''
    while recv_size < total_size:
        data = client.recv(1024)
        recv_size += len(data)
        res += data # 累加到res
    res = res.decode("gbk")   # 再统一解码gbk,linux就用utf-8
    print(res)
    # *=======================*

14.后台运行？

python3 xxx.py &

15.查看端口状态

netstat - an | grep 8080

16.什么是粘包问题？

主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
简单来讲就是【界限不清楚】

17.为何tcp是可靠传输，udp是不可靠传输？

tcp会发送一个ack=1来确认消息。而udp不会。
所以，基于这一点，我们认为tcp是可靠的。
也就是说，这里的可靠与不可靠的界限是，是否有确认消息的过程。

18.什么是并发，什么是并行？

4个服务员，并行数最大是4个，并发N个

19.什么时候用到struct模块？

数据需要压缩为定长的时候，用到struct模块

代码：

import struct

# 压缩数据
res = struct.pack("i",1234567)
print(res)  # b'\x87\xd6\x12\x00'

# 解压数据
data = struct.unpack("i",res)
print(data) # (1234567,)

20.UDP实现方式？示例代码。

服务端：

from socket import *

server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1',9999))

# 通信
while True:
    res = server.recvfrom(1024)
    print(res)  # 结果是  (b'123', ('127.0.0.1', 62180))

客户端

from socket import *

client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)


# 通信
while True:
    msg  = input(">>>") # 输入 123 测试一下
    client.sendto(msg.encode("utf-8"),('127.0.0.1',9999))

21.UDP协议--如何实现收发消息？

服务端

from socket import *

server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1',9999))

# 通信
while True:
    res,addr = server.recvfrom(1024)
    print("接受到的消息为:",res)
    # 回消息
    server.sendto(res.upper(),addr)

客户端

from socket import *

client = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 通信
while True:
    msg = input(">>>")  # 输入 123 测试一下
    client.sendto(msg.encode("utf-8"), ('127.0.0.1', 9999))
    res, addr = client.recvfrom(1024)
    print("客户端收到消息:", res.decode("utf-8"))

22.UDP需要处理空数据吗？

不需要。
UDP传输数据，是以数据报的形式传递。
数据报的意思是，每次传输数据都会带上自己的IP信息。
也就是说，每次数据内容可以是空，但数据头永远有信息。
所以，也就是说，不用特殊处理空数据的情况。

23. socektserver模块实现并发？

服务端--改造

import socketserver  # 导入socketserver


# 第一步：处理通信循环
class MyRequestHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self) -> None:
        # 下面代码借用原来的,把conn改成self.request
        # socketserver把conn封装了成了对象
        while True:
            try:
                data = self.request.recv(1024)  # 改
                if len(data) == 0:
                    break
                print(data)
                self.request.send(data.upper())  # 改
            except Exception:
                break
        self.request.close()  # 改


# 第二步:处理连接循环
# IO密集型,推荐用线程(后续会讲为什么)
server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8080), MyRequestHandler, bind_and_activate=True)
# bind_and_activate 意思是绑定并监听
server.serve_forever()  # 一直提供服务

客户端--不用动

import socket

# 1.买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 打电话
phone.connect(("127.0.0.1", 8080))

# 3.发,收数据
# 建立循环
while True:
    msg = input("请输入信息:")
    if len(msg) == 0:
        continue  # 跳过本次
    phone.send(msg.encode("utf-8"))
    data = phone.recv(1024)  # 接收数据  # 发空消息,会阻塞这里
    print(data.decode("utf-8"))

# 4.关机
phone.close()

效果：

参考资料：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html#_label9

posted @ 2023-02-24 16:50 o蹲蹲o 阅读(80) 评论(0) 编辑收藏举报

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