网络编程
一、客户端、服务器架构
C/S模式和B/S模式。这里的C指的是Client(客户端),通常是一个需要安装到某个宿主操作系统上的应用程序;而B指的是Browser(浏览器),它几乎是所有图形化操作系统都默认安装了的一个应用软件;通过C或B都可以实现对S(服务器)的访问。
二、TCP/IP模型
实现网络通信的基础是网络通信协议。所谓“协议”就是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定,例如怎样建立连接、怎样互相识别等,网络协议的三要素是:语法、语义和时序。构成我们今天使用的Internet的基础的是TCP/IP协议族,所谓协议族就是一系列的协议及其构成的通信模型,我们通常也把这套东西称为TCP/IP模型。与国际标准化组织发布的OSI/RM这个七层模型不同,TCP/IP是一个四层模型,也就是说,该模型将我们使用的网络从逻辑上分解为四个层次,自底向上依次是:网络接口层、网络层、传输层和应用层。
TCP三次握手中SYN,ACK,Seq含义
TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议
TCP是主机对主机层的传输控制协议,提供可靠的连接服务,采用三次握手确认建立一个连接:
位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(synchronous建立联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送) FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent紧急)Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)
第一次握手:主机A发送位码为syn=1,随机产生seq number=1234567的数据包到服务器,主机B由SYN=1知道,A要求建立联机;
第二次握手:主机B收到请求后要确认联机信息,向A发送ack number=(主机A的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生seq=7654321的包;
第三次握手:主机A收到后检查ack number是否正确,即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1,若正确,主机A会再发送ack number=(主机B的seq+1),ack=1,主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。
FTP协议及时基于此协议。
三、什么是socket
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。
四、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)
五、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
import socket socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) 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。 获取tcp/ip套接字 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 获取udp/ip套接字 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 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。 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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
示例:
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1:用打电话的流程快速描述socket通信 2:服务端和客户端加上基于一次链接的循环通信 3:客户端发送空,卡主,证明是从哪个位置卡的 服务端: from socket import * phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) phone.bind(('127.0.0.1',8081)) phone.listen(5) conn,addr=phone.accept() while True: data=conn.recv(1024) print('server===>') print(data) conn.send(data.upper()) conn.close() phone.close() 客户端: from socket import * phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) phone.connect(('127.0.0.1',8081)) while True: msg=input('>>: ').strip() phone.send(msg.encode('utf-8')) print('client====>') data=phone.recv(1024) print(data) 说明卡的原因:缓冲区为空recv就卡住,引出原理图 4.演示客户端断开链接,服务端的情况,提供解决方法 5.演示服务端不能重复接受链接,而服务器都是正常运行不断来接受客户链接的 6:简单演示udp 服务端 from socket import * phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) phone.bind(('127.0.0.1',8082)) while True: msg,addr=phone.recvfrom(1024) phone.sendto(msg.upper(),addr) 客户端 from socket import * phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) while True: msg=input('>>: ') phone.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8082)) msg,addr=phone.recvfrom(1024) print(msg) udp客户端可以并发演示 udp客户端可以输入为空演示,说出recvfrom与recv的区别,暂且不提tcp流和udp报的概念,留到粘包去说 读者勿看:socket实验推演流程
六、基于UDP套接字
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
服务端: __author__ = 'Administrator' from socket import * s=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) s.bind(("127.0.0.1",8083)) while True: msg,client_addr=s.recvfrom(1024) if not msg: break print("来自%s的消息:%s"%(client_addr,msg.decode("utf-8"))) req=input("回复消息:").strip() s.sendto(req.encode("utf-8"),client_addr) s.close() 客户端: __author__ = 'Administrator' from socket import * c=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) name_dic={ "xiaoming":("127.0.0.1",8083), "xiaodong":("127.0.0.1",8083), "xiaohong":("127.0.0.1",8083), } print(name_dic) while True: name=input("请选择聊天对象:").strip() if not name or name not in name_dic:continue while True: msg=input(">>").strip() if not msg:continue c.sendto(msg.encode("utf-8"),("127.0.0.1",8083)) rec_data,serv_addr=c.recvfrom(1024) print("收到%s的消息:%s"%(serv_addr,rec_data.decode("utf-8"))) c.close()