套字节(socket)

Posted 2022-06-18 sweet-i

socket(套接字)：

　　是一个抽象层，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写

和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中，并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组。

传输层实现端到端的通信，因此，每一个传输层连接有两个端点。那么，传输层连接的端点是什么呢？不是主

机，不是主机的ip地址，不是应用进程，也不是传输层的协议端口。传输层连接的端点叫做套接字（socket）。

所谓套接字，实际上是一个通信端点，每个套接字都有一个套接字序号，包括主机的IP地址与一个16位的主机端

口号，即形如（主机IP地址：端口号）。例如，如果IP地址是210.37.145.1，而端口号是23，那么得到套接字就是（210.37.145.1：23）。

代码实现：

# 服务端.py文件

import socket

server = socket.socket()  # 买手机 不传参数默认用的就是TCP协议
server.bind((‘127.0.0.1‘,8080))  # bind((host,port))  插电话卡  绑定ip和端口
server.listen(5)  # 开机    半连接池
conn, addr = server.accept()  # 接听电话  等着别人给你打电话     阻塞
data = conn.recv(1024)  # 听别人说话 接收1024个字节数据          阻塞
print(data)
conn.send(b‘hello baby~‘)  # 给别人回话

conn.close()  # 挂电话
server.close()  # 关机





# 客户端.py文件
import socket

client = socket.socket()  # 拿电话
client.connect((‘127.0.0.1‘,8080))  # 拨号   写的是对方的ip和port
client.send(b‘hello world!‘)  # 对别人说话
data = client.recv(1024)  # 听别人说话
print(data)

client.close()  # 挂电话

 

TCP黏包问题：

TCP为了保证可靠传输，尽量减少额外开销（每次发包都要验证），因此采用了流式传输，面向流的传输，相

对于面向消息的传输，可以减少发送包的数量，从而减少了额外开销。但是，对于数据传输频繁的程序来讲，

使用TCP可能会容易粘包。当然，对接收端的程序来讲，如果机器负荷很重，也会在接收缓冲里粘包。这样，

就需要接收端额外拆包，增加了工作量。因此，这个特别适合的是数据要求可靠传输，但是不需要太频繁传输

的场合（两次操作间隔100ms，具体是由TCP等待发送间隔决定的，取决于内核中的socket的写法）

TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前

一包数据的尾。出现粘包现象的原因是多方面的，它既可能由发送方造成，也可能由接收方造成。

TCP黏包问题演示：

# 服务端.py代码演示：

import socket

server = socket.socket()  # 买手机 不传参数默认用的就是TCP协议
server.bind((‘127.0.0.1‘,8080))  # bind((host,port))  插电话卡  绑定ip和端口
server.listen(5)  # 开机    半连接池
conn, addr = server.accept()  # 接听电话  等着别人给你打电话     阻塞
data = conn.recv(5)  # 听别人说话 接收1024个字节数据          阻塞
print(data)
data = conn.recv(5)  # 听别人说话 接收1024个字节数据          阻塞
print(data)
data = conn.recv(4)  # 听别人说话 接收1024个字节数据          阻塞
print(data)





# 客户端.py代码演示：

import socket

client = socket.socket()  # 拿电话
client.connect((‘127.0.0.1‘,8080))  # 拨号   写的是对方的ip和port
client.send(b‘hello‘)
client.send(b‘world‘)
client.send(b‘baby‘)

 

解决黏包问题：

　对于发送方引起的粘包现象，用户可通过编程设置来避免，TCP提供了强制数据立即传送的操作指令push，

TCP软件收到该操作指令后，就立即将本段数据发送出去，而不必等待发送缓冲区满。这种编程设置方法虽然

可以避免发送方引起的粘包，但它关闭了优化算法，降低了网络发送效率，影响应用程序的性能，一般不建议

使用。

　对于接收方引起的粘包，则可通过优化程序设计、精简接收进程工作量、提高接收进程优先级等措施，使其

及时接收数据，从而尽量避免出现粘包现象。这种方法只能减少出现粘包的可能性，但并不能完全避免粘包，

当发送频率较高时，或由于网络突发可能使某个时间段数据包到达接收方较快，接收方还是有可能来不及接

收，从而导致粘包。

　由接收方控制，将一包数据按结构字段，人为控制分多次接收，然后合并，通过这种手段来避免粘包。这种

方法虽然避免了粘包，但应用程序的效率较低，对实时应用的场合不适合。

一种比较周全的对策是：接收方创建一预处理线程，对接收到的数据包进行预处理，将粘连的包分开；具体操

作为：

　　服务端
　　　　1.先制作一个发送给客户端的字典
　　　　2.制作字典的报头
　　　　3.发送字典的报头
　　　　4.发送字典
　　　　5.再发真实数据

　　客户端
　　　　1.先接受字典的报头
　　　　2.解析拿到字典的数据长度
　　　　3.接受字典
　　　　4.从字典中获取真实数据的长度
　　　　5.接受真实数据

代码演示实现：

#  服务端代.py码演示：

import socket
import subprocess
import struct
import json

server = socket.socket()
server.bind((‘127.0.0.1‘,8080))
server.listen(5)
while True:
    conn, addr = server.accept()
    while True:
        try:
            cmd = conn.recv(1024)
            if len(cmd) == 0:break
            cmd = cmd.decode(‘utf-8‘)
            obj = subprocess.Popen(cmd,shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
            res = obj.stdout.read() + obj.stderr.read()
            d = ‘name‘:‘jason‘,‘file_size‘:len(res),‘info‘:‘asdhjkshasdad‘
            json_d = json.dumps(d)
            # 1.先制作一个字典的报头
            header = struct.pack(‘i‘,len(json_d))
            # 2.发送字典报头
            conn.send(header)
            # 3.发送字典
            conn.send(json_d.encode(‘utf-8‘))
            # 4.再发真实数据
            conn.send(res)
            # conn.send(obj.stdout.read())
            # conn.send(obj.stderr.read())
        except ConnectionResetError:
            break
    conn.close()



# 客户端.py代码演示：
import socket
import struct
import json

client = socket.socket()
client.connect((‘127.0.0.1‘,8080))
while True:
    msg = input(‘>>>:‘).encode(‘utf-8‘)
    if len(msg) == 0:continue
    client.send(msg)
    # 1.先接受字典报头
    header_dict = client.recv(4)
    # 2.解析报头 获取字典的长度
    dict_size = struct.unpack(‘i‘,header_dict)[0]  # 解包的时候一定要加上索引0
    # 3.接收字典数据
    dict_bytes = client.recv(dict_size)
    dict_json = json.loads(dict_bytes.decode(‘utf-8‘))
    # 4.从字典中获取信息
    print(dict_json)
    recv_size = 0
    real_data = b‘‘
    while recv_size < dict_json.get(‘file_size‘):  # real_size = 102400
        data = client.recv(1024)
        real_data += data
        recv_size += len(data)
    print(real_data.decode(‘gbk‘))

 

连接循环+通讯循环：

# 服务端.py代码演示：
import socket

"""
服务端
    固定的ip和port
    24小时不间断提供服务
"""
server = socket.socket()  # 生成一个对象
server.bind((‘127.0.0.1‘,8080))  # 绑定ip和port
server.listen(5)  # 半连接池

while True:
    conn, addr = server.accept()  # 等到别人来  conn就类似于是双向通道
    print(addr)  # (‘127.0.0.1‘, 51323) 客户端的地址
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)
            print(data)  # b‘‘  针对mac与linux 客户端异常退出之后 服务端不会报错 只会一直收b‘‘
            if len(data) == 0:break
            conn.send(data.upper())
        except ConnectionResetError as e:
            print(e)
            break
    conn.close()



# 客户端.py代码演示


import socket

client = socket.socket()
client.connect((‘127.0.0.1‘,8080))
while True:
    msg = input(‘>>>:‘).encode(‘utf-8‘)
    if len(msg) == 0:continue
    client.send(msg)
    data = client.recv(1024)
    print(data)

 

struct模块：

struct会按照指定格式讲python数据转换为字符串，该字符串为字节流，比如网络传输时不能传输int，因此先将int转换

为字节流，然后再发送；但是它会按照指定格式将字节流转换为python指定的数据类型，处理二进制数据，如

果使用struct来处理文件的话，需要用“wb”；“rb”以二进制读写的方式来处理文件。

该对象可以根据格式化字符串的格式来读写二进制数据。第一个参数（格式化字符串）可以指定字节的顺序。

默认是根据系统来确定，也提供自定义的方式，只需要在前面加上特定字符即可。首先将数据对象放在了一个

元组中，然后创建一个Struct对象，并使用pack()方法打包该元组；最后解包返回该元组。

当打包或者解包是，需要按照特定的方式来打包或者解包，该方式就是格式化字符串，它指定了数据类型，除

此之外还用于控制字节顺序、大小和对其方式的特殊字符。

import struct

res = ‘akdjsladlkjafkldjfgsdafhjksdfhfdgfdsgdfgssgddklsajkldsa‘
print(‘最原始的‘,len(res))
# 当原始数据特别大的时候 i模式打包不了 需要更换模式?
# 如果遇到数据量特别大的情况 该如何解决?
d = 
    ‘name‘:‘jason‘,
    ‘file_size‘:345543543534535452453453245654654656543455,
    ‘info‘:‘为大家的骄傲‘

import json
json_d = json.dumps(d)
print(len(json_d))

res1 = struct.pack(‘i‘,len(json_d))
print(len(res1))
res2 = struct.unpack(‘i‘,res1)[0]
print(‘解包之后的‘,res2)