python中socket模块

Posted 2022-12-27 tianliang-2000

一、初识socket

　　      socket 是网络连接端点，每个socket都被绑定到一个特定的IP地址和端口。IP地址是一个由4个数组成的序列，这4个数均是范围 0~255中的值（例如，220,176,36,76)；端口数值的取值范围是0~65535。端口数小于1024的都是为众所周知的网络服务所保留的 （例如Web服务使用的80端口）；最大的保留数被存储在socket模块的IPPORT_RESERVED变量中。你也可以为你的程序使用另外的端口数 值。

    不是所有的IP地址都对世界的其它地方可见。实际上，一些是专门为那些非公共的地址所保留的（比如形如192.168.y.z或10.x.y.z）。地址127.0.0.1是本机地址；它始终指向当前的计算机。程序可以使用这个地址来连接运行在同一计算机上的其它程序。

 

     IP地址不好记，你可以花点钱为特定的IP地址注册一个主机名或域名（比如使用www.jb51.net代替222.76.216.16）。域名服务器（DNS）处理名字到IP地址的映射。

在网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个链接的一端称为一个Socket（套接字），用于描述IP地址和端口。


建立网络通信连接至少要一对端口号（Socket），Socket本质是编程接口（API），对TCP/IP的封装，提供了网络通信能力。


每种服务都打开一个Socket，并绑定到端口上，不同的端口对应不同的服务，就像http对应80端口。


Socket是面向C/S（客户端/服务器）模型设计，客户端在本地随机申请一个唯一的Socket号，服务器拥有公开的socket，任何客户端都可以向它发送连接请求和信息请求。


比如：用手机打电话给10086客服，你的手机号就是客户端，10086客服是服务端。必须在知道对方电话号码前提下才能与对方通讯。


Socket数据处理流程如图：
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?TCP和UDP是OSI七层模型中传输层提供的协议，提供可靠端到端的传输服务。
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TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议），面向连接协议，双方先建立可靠的连接，再发送数据。适用于可靠性要求高的应用场景。
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UDP（User Data Protocol，用户数据报协议），面向非连接协议，不与对方建立连接，直接将数据包发送给对方，因此相对TCP传输速度快 。适用于可靠性要求低的应用场景。
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　　多少信息通过一个网络被传送基于许多因素，其中之一就是使用的协议。许多的协议是基于简单

的、低级协议以形成一个协议栈。例如HTTP协议，它是用在Web浏览器与Web服务器之间通信的协议，它是基于TCP协议，而TCP协议又基于IP协议。

 

　　当 在你自己的两个程序间传送信息的时候，你通常选择TCP或UDP协议。

 

TCP协议在两端间建立一个持续的连接，并且你所发送的信息有保证的按顺序到达它们 的目的地。

 

UDP不建立连接，它的速度快但不可靠。你发送的信息也可能到不了另一端；或它们没有按顺序到达。有时候一个信息的多个复制到达接收端，即使你只发送了一次。
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函数	描述
服务器端套接字
s.bind()	绑定地址（host,port）到套接字，在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()	开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()	被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect()	主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
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，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()	发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall()	完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvform()	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()	发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close()	关闭套接字
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)	设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件

协议	功能用处	端口号	Python 模块
HTTP	网页访问	80	httplib, urllib, xmlrpclib
NNTP	阅读和张贴新闻文章，俗称为"帖子"	119	nntplib
FTP	文件传输	20	ftplib, urllib
SMTP	发送邮件	25	smtplib
POP3	接收邮件	110	poplib
IMAP4	获取邮件	143	imaplib
Telnet	命令行	23	telnetlib
Gopher	信息查找	70	gopherlib, urllib

在Python中提供此服务的模块是socket和SocketServer，下面是socket常用的类、方法：

方法	描述
socket.socket([family[, type[, proto]]])	socket初始化函数，（地址族，socket类型，协议编号）协议编号默认0
socket.AF_INET	IPV4协议通信
socket.AF_INET6	IPV6协议通信
socket.SOCK_STREAM	socket类型，TCP
socket.SOCK_DGRAM	socket类型，UDP
socket.SOCK_RAW	原始socket，可以处理普通socker无法处理的报文，比如ICMP
socket.SOCK_RDM	更可靠的UDP类型，保证对方收到数据
socket.SOCK_SEQPACKET	可靠的连续数据包服务

socket.socket()对象有以下方法：

accept()	接受连接并返回(socket object, address info)，address是客户端地址
bind(address)	绑定socket到本地地址，address是一个双元素元组（host，port）
listen(backlog)	开始接收连接，backlog是最大连接数，默认1
connect(address)	连接socket到远程地址
connect_ex(address)	连接socket到远程地址，成功返回0，错误返回error值
getpeername()	返回远程端地址(hostaddr, port)
gettimeout()	返回当前超时的值，单位秒，如果没有设置返回none
recv(buffersize[, flags])	接收来自socket的数据，buffersize是接收数据量
send(data[, flags])	发送数据到socket，返回值是发送的字节数
sendall(data[, flags])	发送所有数据到socket，成功返回none，失败抛出异常
setblocking(flag)	设置socket为阻塞（flag是true）或非阻塞（flag是flase）

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先写一个TCP服务端

import socket

HOST = ‘‘                              # 为空代表所有可用的网卡

PORT = 50007                           # 任意非特权端口

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.bind((HOST, PORT))

s.listen(1)   # 最大连接数

conn, addr = s.accept()   # 返回客户端地址

print ‘Connected by‘, addr

while 1:

    data = conn.recv(1024)             # 每次最大接收客户端发来数据1024字节

    if not data: break                 # 当没有数据就退出死循环 

    print "Received: ", data           # 打印接收的数据

    conn.sendall(data)                 # 把接收的数据再发给客户端

conn.close()

?再写一个TCP客户端

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
HOST = ‘192.168.1.120‘                 # 远程主机IP
PORT = 50007                               # 远程主机端口
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
s.sendall(‘Hello, world‘)                 # 发送数据
data = s.recv(1024)                       # 接收服务端发来的数据
s.close()
print ‘Received: ‘, data

???UDP服务端

import socket
HOST = ‘‘               
PORT = 50007             
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind((HOST, PORT))
while 1:
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print ‘Connected by‘, addr
    print "Received: ", data
    s.sendto("Hello %s"% repr(addr), addr)
conn.close()

UDP客户端

import socket
HOST = ‘192.168.1.99‘                 
PORT = 50007             
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.sendto(data, (HOST, PORT))
data = s.recv(1024)
s.close()
print ‘Received: ‘, data 

使用UDP协议时，服务端就少了listen()和accept()，不需要建立连接就直接接收客户端的数据，也是把数据直接发送给客户端。

客户端少了connect()，同样直接通过sendto()给服务器发数据。
而TCP协议则前提先建立三次握手。
客户端发送bash命令，服务端接收到并执行，把返回结果回应给客户端。