まず、サーバとクライアント
BSアーキテクチャ（RTXソフトウェア：サーバー+クライアント）
CSアーキテクチャ（ウェブサイト）
C / Sの構造とソケットの関係：
私たちは、ソケットを学ぶC / S構造の開発を完了することです
二、OSI 7層ネットワークモデル
7またはOSI TCP / IP 5またはTCP / IPの4つに異なる機能に応じてインターネットプロトコル
各実行共通の物理デバイス
ネットワークの初期の歴史の中で、国際標準化機構（ISO）と国際電信電話諮問委員会（CCITT）は、共同での7層開放型システム間相互接続参照モデルを発表しました。アプリケーション要求からプロセスコンピュータネットワークオペレーティングシステムはネットワーク媒体（ボトム）に（プロトコルスタックの上部）を備え、OSI参照モデル7つの離散レベルに機能します。図1が示すようにOSIモデルを層状。
┌───────┐
││←第七層のアプリケーション層
├───────┤
│プレゼンテーション層│
├───────┤
│セッション層│
├────── ─┤
│輸送層│
├───────┤
│ネットワーク層│
├───────┤
│データリンク層│
├───────┤
││←最初の物理層層
└───────┘
図1 OSI 7層基準モデル
第一層は、物理層である
機能：電流パルスまたは他の信号伝送線路のための最終的な符号化情報を担っています。これは、コンピュータとネットワーク媒体の組成、電気信号が定義されてもよい、記号、線およびクロック状態要求、およびデータ伝送のための符号化されたデータ接続との間の実際の界面から成ります。事前に定義されたインタフェースを介して、物理層よりもすべてのストーリーとそれを呼び出します。
プロトコル：最も一般的なRS-232仕様は、10BASE-TマンチェスターコーディングとRJ-45の第1層に属します。
第二层 数据链路层
作用：数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。
协议：ATM，FDDI等。
第三层 网络层
作用：这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。
协议：IP,IPX等
第四层 传输层
作用：传输层向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流控、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。流控管理设备之间的数据传输，确保传输设备不发送比接收设备处理能力大的数据；多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上；虚电路由传输层建立、维护和终止；差错校验包括为检测传输错误而建立的各种不同结构；而差错恢复包括所采取的行动（如请求数据重发），以便解决发生的任何错误。
协议：TCP，UDP，SPX。
第五层 会话层
作用：会话层建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答，这些请求与应答通过会话层的协议实现。它还包括创建检查点，使通信发生中断的时候可以返回到以前的一个状态。
协议：RPC，SQL等
第六层 表示层
作用：这一层的主要功能是定义数据格式及加密。
协议：FTP,加密
第七层 应用层
作用：应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。注意，应用层并非由计算机上运行的实际应用软件组成，而是由向应用程序提供访问网络资源的API（Application Program Interface，应用程序接口）组成，这类应用软件程序超出了OSI模型的范畴。应用层的功能一般包括标识通信伙伴、定义资源的可用性和同步通信。因为可能丢失通信伙伴，应用层必须为传输数据的应用子程序定义通信伙伴的标识和可用性。定义资源可用性时，应用层为了请求通信而必须判定是否有足够的网络资源。在同步通信中，所有应用程序之间的通信都需要应用层的协同操作。
协议：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
学习socket一定要先学习互联网协议：
1.首先：本节课程的目标就是教会你如何基于socket编程，来开发一款自己的C/S架构软件
2.其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的
3.然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，你想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准。
4.最后：就让我们从这些标准开始研究，开启我们的socket编程之旅
TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。
三、socket层，不懂看图就明白了。
Socket是介于应用层和传输层之间。
四、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。
扫盲篇：
1 将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序
2
3 而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识（Google Chrome会有多个PID）
五、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。
1、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
2、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)
六、套接字工作流程
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，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。
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。
1、socket模块发送和接收消息
示例：模拟发送消息和接收消息的过程
tcp服务端（server）
1 #!/usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 #Author: nulige
4
5 import socket
6
7 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
8 phone.bind(('127.0.0.1',8000)) #绑定手机卡 #改成服务端网卡IP地址和端口
9 phone.listen(5) #开机 5的作用是最大挂起连接数 #backlog连接池（也叫半链接）
10 print('------------->')
11 conn,addr=phone.accept() #等电话
12
13 msg=conn.recv(1024) #收消息
14 print('客户端发来的消息是：',msg)
15 conn.send(msg.upper()) #发消息
16
17 conn.close()
18 phone.close()
执行结果：
1 ------------->
tcp客户端(client)
1 #!/usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 #Author: nulige
4
5 import socket
6
7 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
8
9 phone.connect(('127.0.0.1',8000)) #拔通电话 #改成服务端网卡IP地址和端口
10
11 phone.send('hello'.encode('utf-8')) #发消息
12 data=phone.recv(1024)
13 print('收到服务端的发来的消息: ',data)
14
15 phone.close()
执行结果：
1 收到服务端的发来的消息: b'HELLO'
2、tcp三次握手和四次挥手
主动断开连接 ：FIN_WAIT_1
被动断开连接： FIN_WAIT_2
马上断开连接： TIME_WAIT
socket中TCP的三次握手建立连接详解
流程如下：
- 客户端向服务器发送一个SYN J
- 服务器向客户端响应一个SYN K，并对SYN J进行确认ACK J+1
- 客户端再向服务器发一个确认ACK K+1
只有就完了三次握手，但是这个三次握手发生在socket的那几个函数中呢？请看下图：
图1、socket中发送的TCP三次握手
从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。
总结：客户端的connect在三次握手的第二个次返回，而服务器端的accept在三次握手的第三次返回。
socket中TCP的四次握手释放连接详解
上面介绍了socket中TCP的三次握手建立过程，及其涉及的socket函数。现在我们介绍socket中的四次握手释放连接的过程，请看下图：
图2、socket中发送的TCP四次握手
图示过程如下：
- 某个应用进程首先调用close主动关闭连接，这时TCP发送一个FIN M；
- 另一端接收到FIN M之后，执行被动关闭，对这个FIN进行确认。它的接收也作为文件结束符传递给应用进程，因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据；
- 一段时间之后，接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N；
- 接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认。
这样每个方向上都有一个FIN和ACK。
总结：
四次挥手断开连接原则：
记住一条原则：谁先发起客户端请求，谁先断开连接
但是在大并发情况下，大部分都是服务端先断开连接，不会保留连接。因为每一分钟都有很多人在访问网站。
3、socket()模块函数用法
1 import socket
2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
3 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。
4
5 获取tcp/ip套接字
6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
7
8 获取udp/ip套接字
9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
10
11 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。
12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
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
七、基于TCP的套接字
tcp语法格式：
tcp服务端
1 ss = socket() #创建服务器套接字
2 ss.bind() #把地址绑定到套接字
3 ss.listen() #监听链接
4 inf_loop: #服务器无限循环
5 cs = ss.accept() #接受客户端链接
6 comm_loop: #通讯循环
7 cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送)
8 cs.close() #关闭客户端套接字
9 ss.close() #关闭服务器套接字(可选)
tcp客户端
1 cs = socket() #创建客户套接字
2 cs.connect() #尝试连接服务器
3 comm_loop: #通讯循环
4 cs.send()/cs.recv() #对话(发送/接收)
5 cs.close() #关闭客户套接字
1、基于tcp实现：客户端发送空格，服务端也会接收
示例：
tcp_server端
1 #!/usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 #Author: nulige
4
5 from socket import *
6
7 ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
8 back_log = 5
9 buffer_size = 1024
10
11 tcp_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
12 tcp_server.bind(ip_port)
13 tcp_server.listen(back_log)
14
15 print('服务端开始运行了')
16 conn, addr = tcp_server.accept() #服务器阻塞
17 print('双向链接是', conn)
18 print('客户端地址', addr)
19
20 while True:
21 data = conn.recv(buffer_size) #收缓存为空，则阻塞
22 print('客户端发来的消息是', data.decode('utf-8'))
23 conn.send(data.upper())
24 conn.close()
25
26 tcp_server.close()
tcp_client端
1 #!/usr/bin/env python
2 # -*- coding:utf-8 -*-
3 #Author: nulige
4
5 from socket import *
6
7 ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
8 back_log = 5
9 buffer_size = 1024
10
11 tcp_client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
12 tcp_client.connect(ip_port)
13
14 while True:
15 msg = input('>>:') #发送空格到自己的发送缓存中
16 # msg=input('>>:').strip() #去掉空格
17 tcp_client.send(msg.encode('utf-8'))
18 print('客户端已经发送消息')
19 data = tcp_client.recv(buffer_size) #收缓存为空则阻塞
20 print('收到服务端发来的消息是', data.decode('utf-8'))
21
22 tcp_client.close()