socket网络编程

Posted 2020-10-04 wangxingping

一，什么是socke

　　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。

 

　　也有人将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而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识

二，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。 

 

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)

 

三，套接字常用函数

 

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

四，基于tcp的套接字

tcp服务端

 

import socket
import subprocess

phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.bind((‘127.0.0.1‘,2224))
phone.listen(5)
while True:
    print(‘Starting........‘)
    conn,client_addr=phone.accept()
    print(conn,client_addr)
    while True:
        try:
            cmd=conn.recv((1024))
            res=subprocess.Popen(cmd.decode(‘utf-8‘),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
            stdout=res.stdout.read()
            stderr=res.stderr.read()
            conn.send(stdout+stderr)
        except Exception:
            break
    conn.close()
phone.close()

tcp客户端

import socket

phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect((‘127.0.0.1‘,2224))

while True:
    cmd=input(‘>>>>‘).strip()
    if not cmd: continue
    phone.send(cmd.encode(‘utf-8‘))
    cmd_res=phone.recv(1024)
    print(cmd_res.decode(‘gbk‘))
phone.close()

 五，粘包（TCP）

什么是粘包：

　　粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

粘包现象：

　　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。

解决粘包：

　　在发送数据之前，先发送一个带有数据长度的报头过去，从而就知道了接受消息的界限。

 

import socket
import subprocess
import struct

phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.bind((‘127.0.0.1‘,2224))
phone.listen(5)
while True:
    print(‘Starting........‘)
    conn,client_addr=phone.accept()
    print(conn,client_addr)
    while True:
        try:
            cmd=conn.recv((1024))
            res=subprocess.Popen(cmd.decode(‘utf-8‘),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
            stdout=res.stdout.read()
            stderr=res.stderr.read()

            header=struct.pack(‘i‘,len(stdout)+len(stderr))
            conn.send(header)
            conn.send(stdout)
            conn.send(stderr)
        except Exception:
            break
    conn.close()
phone.close()

解决粘包后的ssh服务端

 

import socket
import struct

phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect((‘127.0.0.1‘,2224))

while True:
    cmd=input(‘>>>>‘).strip()
    if not cmd: continue
    phone.send(cmd.encode(‘utf-8‘))
    head_res=phone.recv(4)
    len_res=struct.unpack(‘i‘,head_res)[0]
    len_size=0
    res=b‘‘
    while len_size < len_res:
        data=phone.recv(1024)
        len_size+=len(data)
        res+=data
    print(res.decode(‘gbk‘))
phone.close()

解决粘包后的ssh客户端