Python----socket编程

基于TCP的套接字编程：

socket层的位置：socket在传输层和应用层之间

socket是什么：

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。

 套接字分类：1、基于文件类型的套接字家族；套接字家族的名字：AF_UNIX

                       2、基于网络类型的套接字家族；套接字家族的名字：AF_INET

 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。

socket模块的应用： 

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。

s.close()  关闭服务器。con.close()关闭链接

import socket

# 明确配置变量
ip_port = ('127.0.0.1',8080)
back_log = 5
buffer_size = 1024
# 创建一个TCP套接字
ser = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)   # 套接字类型AF_INET, socket.SOCK_STREAM   tcp协议，基于流式的协议
ser.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)  # 对socket的配置重用ip和端口号
# 绑定端口号
ser.bind(ip_port)  #  写哪个ip就要运行在哪台机器上
# 设置半连接池
ser.listen(back_log)  # 最多可以连接多少个客户端
while 1:
    # 阻塞等待，创建连接
    con,address = ser.accept()  # 在这个位置进行等待，监听端口号 
    while 1:
        try:
            # 接受套接字的大小，怎么发就怎么收
            msg = con.recv(buffer_size)
            if msg.decode('utf-8') == '1':
                # 断开连接
                con.close()
            print('服务器收到消息',msg.decode('utf-8'))
        except Exception as e:
            break
# 关闭服务器
ser.close()

客户端：p.connect(ip地址，端口号)  连接服务器

import socket

p = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
p.connect(('127.0.0.1',8080))
while 1:
    msg = input('please input')
    # 防止输入空消息
    if not msg:
        continue
    p.send(msg.encode('utf-8'))  # 收发消息一定要二进制，记得编码
    if msg == '1':
        break
p.close()

※用户态：专门存放应用程序。内核态：专门存放操作系统的内核。

※在socket 里面  from socket import *  这样可以减少代码量。

※当发送回车换行，内容为空，没有必要发所以就会卡顿。当自己这一端 的内核态没东西会卡住recv()。加一个判断是否为空解决。

※在Windows下面杀掉一个链接，会报错。有的系统下面不会报错，这样的话判断是否收空。

※按照socket数据--->内核态----->网卡的顺序发送
send()\recv()都是发送socket数据
send()和recv()都是往自己的内存里面收发。

※端口号+ip地址+mac地址 =  哪个应用程序+哪台电脑+哪个房间（一一对应） 标示互联网上唯一的一个程序

 udp套节字：

由于udp是无连接的所以比TCP更简洁。

服务端：recefrom() 接受的结果是发送的信息，和发送方的IP和端口号。sendto(信息，目标主机IP和端口号)

from socket import *

udp_ser = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)  # 数据报式的套接字
udp_ser.bind(('127.0.0.1', 8080))

while 1:
    data = udp_ser.recvfrom(1024)
    print(data)
    udp_ser.sendto('data'.encode('utf-8'),data[1])
# udp_ser.close()


>>> (b'2333', ('127.0.0.1', 58113))

客户端：

from socket import *

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
while 1:
    msg = input('input-1')
    s.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
    data,addr = s.recvfrom(1024)
    print(data.decode('utf-8'))
# s.close()

※recv在自己这端缓冲区为空时，阻塞。
   recvfrom在自己这端的缓冲区为空时，就收一个空。   

用udp实现两个不同客户端的交流：

服务端：

from socket import *

udp_ser = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)  # 数据报式的套接字
udp_ser.bind(('127.0.0.1', 8080))
data_1, addr_1 = udp_ser.recvfrom(1204)
data_2, addr_2 = udp_ser.recvfrom(1204)
while 1:
    # udp_ser.sendto('你好'.encode('utf-8'))
    data1 = udp_ser.recvfrom(1204)
    udp_ser.sendto(data1[0],addr_2)
    data2 = udp_ser.recvfrom(1204)
    # udp_ser.sendto(data,)
    udp_ser.sendto(data2[0], addr_1)

客户端：

from socket import *

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
s.sendto('hello'.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
while 1:
    msg = input('input-1')
    s.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
    data,addr = s.recvfrom(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

客户端2：

from socket import *

s = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
s.sendto('hello'.encode('utf-8'),('127.0.0.1', 8080))
while 1:
    data,addr= s.recvfrom(1024)
    print(data.decode('utf-8'))
    msg = input('input-2')
    s.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1', 8080))

HTTP三次握手、四次挥手：

三次握手（因为刚开始没有数据传输所以可以合并），四次挥手（因为客户端到服务端数据传完可以断开，但是服务端的数据不一定发完，所以不能一次性断开）
握手：1.客户端发送连接请求（syn）
          2.服务器回应确认发送（ack），第一条客户端到服务器端的连接建好，并且向客户端发送连接请求（syn）
          3.客户端回应确认发送（ack），第二条服务器端到客户端的连接建好。
挥手（谁先发完，谁就断开连接）：1.客户端发送请求断开连接（seq）  2.服务端回应确认（ack）此时客户端到服务端的链接断开

                                                          3.服务端发送请求断开连接（seq） 4.客户端回应确认（ack） 此时服务端到客户端的链接断开

                                                          至此双向连接都已断开。