铁乐学Python_Day33_网络编程Socket模块1

Posted 2020-11-03 铁乐与猫梦境之森

理解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。 其实站在你的角度上看，socket就是一个模块。 我们通过调用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的连接和通信。 也有人将socket说成ip+port， 因为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。 所以我们只要确立了ip和port就能找到一个应用程序，并且使用socket模块来与之通信。

铁乐学Python_Day33_网络编程Socket模块1
部份内容摘自授课老师的博客http://www.cnblogs.com/Eva-J/

理解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。

其实站在你的角度上看，socket就是一个模块。
我们通过调用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的连接和通信。
也有人将socket说成ip+port，
因为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。
所以我们只要确立了ip和port就能找到一个应用程序，并且使用socket模块来与之通信。

套接字（socket）的发展史

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。

socket选择使用tcp或udp协议

TCP（Transmission Control Protocol）可靠的、面向连接的协议（eg:打电话）、

传输效率低全双工通信（发送缓存&接收缓存）、面向字节流。
使用TCP的应用：Web浏览器；电子邮件、文件传输程序。

UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、无连接的服务，传输效率高（发送前时延小），

一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文，尽最大努力服务，无拥塞控制。
使用UDP的应用：域名系统 (DNS)；视频流；IP语音(VoIP)。

套接字（socket）初使用

基于TCP协议的socket

谨记：tcp是基于连接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去连接服务端。

例：tcp协议聊天（一对一）-server端代码

import socket
from socket import SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR

\'\'\'
实例化一个socket模块中的socket类的对象，为便于区别，在服务端我起名server
可比喻为买手机
\'\'\'
server = socket.socket()

\'\'\'
此socket配置要在bind之前，用处是表示重用ip和端口,
防止上次异常退出后再启动报地址在使用或端口被占用之类的错误
可比喻为实名认证后下面的手机号码就属于你的了
\'\'\'
server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)

\'\'\'
表示服务端捆绑的ip地址与端口，在这里为本机测试故填回环地址127.0.0.1,
端口是int类型的可用端口范围内的数字,
可比喻为买手机卡.
\'\'\'
server.bind((\'127.0.0.1\', 9527))

# 表示开启侦听
server.listen() #　可比喻为手机开机，能接收到信号了

# 同意接收客户端链接，并将客户端的链接信息赋给两个变量
conn, addr = server.accept()

# 好奇的话可以print打印看看分别是什么
print(conn)
\'\'\'
拿到的是类似这样的，链接过来的客户端信息:
<socket.socket fd=300, family=AddressFamily.AF_INET, 
type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=(\'127.0.0.1\', 9527), 
raddr=(\'127.0.0.1\', 61463)>
\'\'\'

print(addr)
# 拿到的是一个元组,里面包含有客户端ip和端口(\'127.0.0.1\', 61463)
# 做成循环模式，以便不断交互对话
print(\'这里是服务端\')

while 1:
    # 接收客户端发送过来的字节信息
    ret = conn.recv(1024)

    # 如果客户端发送q/Q过来，表示退出聊天
    if ret.upper == \'Q\': break

    # 打印并解码显示出来
    print(ret.decode(\'utf-8\'))

    # 服务端这边也做成可以输入反馈开始尬聊，一人一句
    res = input(\'>>>\').strip()

    # send方法代表发送消息过去客户端，需要转码
    conn.send(res.encode(\'utf-8\'))

    # 自己这方也可以发送中止信号
    if res.upper() == \'Q\':break

conn.close()
server.close()

tcp协议聊天（一对一）- client端代码

import socket

client = socket.socket()
ip = input(\'输入服务端ip:\')
port = input(\'输入端口:\')
# 通过ip和端口连接服务端
client.connect((ip, int(port)))
print(\'这里是客户端\')
while 1:
    res = input(\'>>>\').strip()
    # 客户端传送消息给服务端
    client.send(res.encode(\'utf-8\'))
    if res.upper() == \'Q\':
        break
    # 客户端接收服务端传过来的消息
    ret = client.recv(1024)
    if ret.upper() == \'Q\':
        break
    print(ret.decode(\'utf-8\'))
client.close()

基于UDP协议的socket
udp不是基于连接的，启动服务之后可以直接接受消息，不需要提前建立连接。

udp协议-服务端代码：
import socket

from socket import SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR
# 实例化socket对象,type=socket.SOCK_DGRAM表示协议为udp
udp_server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
udp_server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
ip = input(\'请输入服务端侦听ip:\').strip()
port = input(\'请输入服务端侦听端口:\').strip()
udp_server.bind((ip, int(port)))
print(\'这里是服务端\')
# udp 并不需要像tcp的connect先行连接

while 1:
    # 和tcp不同，udp的接收方法是recvfrom
    msg, addr = udp_server.recvfrom(1024)
    if msg.upper == \'Q\':
        break
    print(addr, msg.decode(\'utf-8\'))
    res = input(\'>>>\').strip()
    # 同样不同的是tcp发送是send，udp是sendto
    udp_server.sendto(res.encode(\'utf-8\'), addr)
    if res.upper() == \'Q\':
        break

udp_server.close()

udp协议，client端代码：

import socket
ip = input(\'输入服务端ip:\')
port = input(\'输入端口:\')
addr =(ip, int(port))
udp_client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
print(\'这里是客户端\')

while 1:
    res = input(\'>>>\').strip()
    udp_client.sendto(res.encode(\'utf-8\'), addr)
    if res.upper() == \'Q\':
        break
    back_msg = udp_client.recvfrom(1024)[0]
    if back_msg.upper() == \'Q\':
        break
    print(back_msg.decode(\'utf-8\'), addr)
    
udp_client.close()

例：时间同步服务器（伪）
udp server端：

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_
# 时间同步服务 udp协议完成的
# N台机器
# 例如 00:00 从数据库里 读取一些数据 在一个机房里 有一台标准时间的服务器
# 机房里所有的机器 都每隔一段时间 就去请求这台服务器 来获取一个标准时间

import time
import socket
from socket import SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR

server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
server.bind((\'127.0.0.1\', 9527))

while 1:
    # 接收一个时间格式的消息
    msg, addr = server.recvfrom(1024)
    if not msg:
        # 默认的时间格式
        time_fmt = \'%Y-%m-%d %X\'
    else:
        time_fmt = msg.decode(\'utf-8\')
    # 服务端发送标准时间到客户端
    server.sendto(time.strftime(time_fmt).encode(\'utf-8\'), addr)

server.close()

udp client端：

import time
import socket
ser =(\'127.0.0.1\', 9527)
client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto(\'%Y/%m/%d %H:%M:%S\'.encode(\'utf-8\'), ser)
ret, addr = client.recvfrom(1024)
print(ret.decode(\'utf-8\'))
client.close()

end