一、socket套接字编程
目的 ： 通过编程语言提供的函数接口进行组合，更简单的完成基于tcp和udp通信的网络编程
套接字：进行网络通信的一种手段 socket
1、套接字的分类
流式套接字（SOCK_STREAM）: 传输层基于tcp的协议进行通信
数据报套接字（SOCK_DGRAM）： 传输层基于udp的协议进行通信
底层套接字（SOCK_RAM）:访问底层协议的套接字
2、socket功能函数（s表示一个套接字对象）
s.type : 获取套接字类型
s.family : 获取地址族类型
s.fileno()： 获取套接字的文件描述符
s.getsockname()： 获取套接字绑定地址
s.getpeername()： 获取连接套接字另一端的地址
s.setsockopt(level,optname,value)
功能：设置套接字选项 丰富修改原有套接字功能
参数： level ： 获取选项的类型
optname ： 每个选项类型中的子选项
value : 为选项设置值
#设置端口可重用
s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
#设置套接字可以发送接受广播
s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,1) s.getsockopt(level,optname)：获取套接字选项的值
3、tcp流式套接字、udp数据报套接字的区别
a、流式套接字采用字节流的方式传输数据，而数据报套接字以数据报形式传输
b、tcp会产生粘包现象，udp消息是有边界的不会粘包
c、tcp传输是建立在连接的基础上，保证传输的可靠性，而udp一次接受一个数据报，不保证完整性
d、tcp需要依赖listen accept建立连接，udp不用
e、tcp收发消息使用recv、send； udp收发消息使用recvfrom、sendto
二、TCP服务
套接字导入 from socket import *
1、TCP服务器
socket() --> bind() --> listen() --> accept() --> recv()/send() --> close()
1）创建套接字
sockfd = socket(socket_family = AF_INET,socket_type = SOCK_STREAM,proto = 0)
功能：创建一个套接字
参数： socket_family 选择地址族类型 AF_INET 表示IPv4
socket_type 选择套接字类型 SOCK_STREAM 流式
SOCK_DGRAM 数据报
proto 通常为0 （表示选择子协议）
返回值：返回一个创建的套接字对象
2）绑定IP端口
sockfd.bind()
功能 ： 绑定IP和端口
参数： 二元元组，第一项为ip 第二项为端口号
e.g:("192.168.1.2",8888)
3）将套接字设置为可监听
sockfd.listen(n)
功能：将套接字设置为监听套接字，并创建监听队列
参数： 监听对象的大小 n为大于0 的正整数
4）等待客户端的连接
connfd,addr = sockfd.accept()
功能： 阻塞等待客户端连接
返回值 ：connfd ：返回的一个新的套接字，用于和指定客户端通信
addr ：连接的客户端的地址
* 阻塞函数： 程序运行到阻塞函数位置，如果某种预期条件没有达成则暂停继续运行，直到条件达成后再继续运行
5）消息收发
data = connfd.recv(buffersize)
功能 ： 接收消息
参数 ： 每次最多接收的消息大小 bytes
返回值 ： 返回接收到的内容 .decode()
n = connfd.send(data)
功能 ： 发送消息
参数 ： 要发送的内容 必须是bytes格式 .encode()
返回值 ： 实际发送的字节数
6）关闭套接字
sockfd.close()
功能 ： 关闭套接字，tcp连接断开
注： telnet ip port 用于连接tcp服务端
2、tcp客户端
socket() --> connect() --> recv()/send() --> close()1）创建套接字
socket()
* 通信的两端套接字类型相同
2）发起连接
connect()
功能 ： 发起连接请求
参数 ： 元组，服务器端的地址
3）发收消息
send recv
* 两端收发需要配合
4）关闭套接字
close（）
3、示例
a、TCP服务器
#tcp_server.py
from socket import *
#创建tcp套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
#绑定IP和端口
sockfd.bind(("127.0.0.1",8888))
#设置监听
sockfd.listen(5)
#等待客户端链接
print("Waiting for connect....")
connfd,addr = sockfd.accept()
print("Connect from",addr)
#接收
data = connfd.recv(1024)
print("receive message {} from {}".format(data.decode(), addr))
#发送
n = connfd.send(b"Receive your message\n")
print("Send %d bytes data"%n)
#关闭套接字
connfd.close()
sockfd.close()b、TCP客户端
#tcp_client.py
from socket import *
#创建套接字 tcp 默认参数即可
sockfd = socket()
#发起链接请求
sockfd.connect(('127.0.0.1',8888))
data = input("发送>>")
#发送消息 bytes格式
sockfd.send(data.encode())
data = sockfd.recv(1024).decode()
print(data)
#关闭套接字
sockfd.close()4、补充
a、recv()特征
1）如果连接端断开，recv会立即结束阻塞返回空字符串
2）当接收缓冲区为空时会阻塞
3）如果recv一次接受不完缓冲区内容，下次会继续接受，确保数据不丢失
b、send()特性
1）如果另一端不存在还试图使用send进行发送则会产生BrokenPipeError异常
2）当发送缓冲区满时会阻塞
注：网络收发缓冲区
*缓冲区的功能 ： 协调读写速度，减少和磁盘交互
recv和send实际上是从缓冲区内获取内容，和向缓冲区发送内容
c、tcp粘包
产生原因：tcp传输采用字节流的方式，消息之间没有边界，如果发送和接受速度不匹配，会造成多次发送的内容被一次接受，形成意义上的误解即粘包
产生条件 ： 当使用send快速的连续发送极有可能产生粘包。
影响： 如果每次发送的内容代表一个独立的意思，此时产生粘包需要处理。但是如果多次发送的内容本身就是一个连续的整体，此时就不需要处理。
解决方法：
1） 每次发送后加一个结尾标志，接收端通过标志进行判断
2）发送一个数据结构
3）每次发送中间有一个短暂的延迟
三、UDP服务
套接字导入
from socket import *
1、UDP服务端
socket() --> bind() --> recvfrom()/sendto() --> close()
1）创建套接字 ---》 数据报套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
2）绑定服务端地址
sockfd.bind()
3）消息的收发
data,addr = recvfrom(buffersize)
功能 ： 接受udp消息
参数 ： 每次最多接收消息的大小
返回值 ： data 接收到的消息
addr 消息发送者的地址
功能： udp发送消息
参数： data要发送的消息 bytes
addr 目标地址
返回值 ： 发送的字节
4）关闭套接字
sockfd.close()
2、udp客户端
socket() --> recvfrom()/sendto() --> close() 1）创建套接字 ---》 数据报套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
3）消息的收发
data,addr = recvfrom(buffersize)
sendto(data,addr)
4）关闭套接字
sockfd.close()
3、示例一
a、udp服务器
# udp_server.py
from socket import *
import sys
# print(sys.argv)
if len(sys.argv) == 2:
pass
else:
sys.exit(1)
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
sockfd.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
sockfd.bind(("localhost", int(sys.argv[1])))
data, addr = sockfd.recvfrom(1024)
print("来自{}的数据:".format(addr, data.decode()))
n = sockfd.sendto("收到".encode(), addr)
print("发送了%d个数据"%n)
sockfd.close()b、udp客户端
# udp_client.py
from socket import *
import sys
# print(sys.argv)
if len(sys.argv) == 2:
pass
else:
sys.exit(1)
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
n = sockfd.sendto("收到".encode(),("localhost", int(sys.argv[1])))
print("发送了%d个数据"%n)
data, addr = sockfd.recvfrom(1024)
print("来自{}的数据:".format(addr, data.decode()))
sockfd.close()4、示例二
a、广播服务器
from socket import *
from time import sleep
#设置广播地址
dest = ('xxx.xxx.x.255',9999)
s = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
#设置套接字可以发送接受广播
s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,1)
while True:
sleep(2)
s.sendto("加油,.....!!".encode(),dest)
s.close()b、广播客户端
from socket import *
#创建套接字
s = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
#设置可以接收广播
s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,1)
#绑定端口
s.bind(('',9999))
while True:
try:
msg,addr = s.recvfrom(1024)
print("从{}获取信息:{}".\
format(addr,msg.decode()))
except KeyboardInterrupt:
print("接收消息结束")
break
except Exception as e:
print(e)
s.close()