day29 网络编程socket

Posted 2020-10-08 周军豪

一. osi七层

引子：

须知一个完整的计算机系统是由硬件、操作系统、应用软件三者组成，具备了这三个条件，一台计算机系统就可以自己跟自己玩了（大个单机游戏，玩个扫雷啥的）

如果你要跟别人一切玩，那你就需要上网了（访问个网站，发个微博啥的），互联网的核心就是由一堆协议组成，协议就是标准，全世界人通信的标准是英语，如果把计算机比做人，互联网协议就是计算机界的英语。所有的计算机都学会了互联网协议，那所有的计算机都可以按照统一的标准去收发信息从而完成通信了。人们按照分工不同把互联网协议从逻辑上划分了层级

　　网络通信原理：http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html

为何学习socket一定要先学习互联网协议：

　　1.首先：本节课程的目标就是教会你如何基于socket编程，来开发一款自己的C/S架构软件

　　2.其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的

　　3.然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，你想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准

　　4.最后：就让我们从这些标准开始研究，开启我们的socket编程之旅

 

 

 

物理层：发送电信号用的，需要底层物理量结机制建立连接，网卡，网线，路由器，但是单纯的电信号没有意义，于是有了数据链路层。

数据链路层：把电信号分组，根据以太网协议（一组电信号有一个数据包，叫做“帧”，每一数据帧分成：报头head和数据data两部分，头18个字节用来描述数据的）

有了mac地址就可以基于广播方式进行通信了，但是广播只能在一个子网里进行通信，要实现跨子网通信就只有mac地址就不行了，然后就需要网络层了

网络层：IP协议

比如访问百度服务器，我们通过IP地址实现跨子网后到达百度服务器的子网后又通过arp协议把ip地址解析成mac地址，最后定位到百度服务器的位置，所以通过ip地址可以找到唯一一台机器，但是是由arp协议进行辅助的，但是这个时候还没有完，我们要找到机器上的软件，这个时候就需要端口也就是传输层了，tcp和udp都是基于端口的协议，通过他我们到达了应用层也就是要找的软件，妈的累死了。

socket在传输层和应用层之间，就是封装了一堆TCP/UDP协议的简单接口

TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。想在你知道TCP/IP与UDP的关系了吧。

 

二  socket层

 

 

三 socket 是什么

　　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，他把复杂的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。

　　所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

 

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

扫盲

 

 

四、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)

 

五  套接字流程

 

 

先从服务器端说起，服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定（bind），对端口进行监听（listen），调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，

然后连接服务器（connet），如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，

最后关闭连接，一次交互结束

 

六  socket()模块函数用法

 

import socket
socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。

获取tcp/ip套接字
tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

获取udp/ip套接字
udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了\'from module import *\'语句。使用 \'from socket import *\',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

 

实例一: 套接字简单实现

import socket
#1、买手机
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

#2、绑定手机卡
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
phone.bind((\'127.0.0.1\',8080))

#3、开机
phone.listen(5)

#4、等电话连接
print(\'starting...\')
conn,addr=phone.accept()
print(\'IP:%s,PORT:%s\' %(addr[0],addr[1]))

#5、收发消息
data=conn.recv(1024) #最大收1024
conn.send(data.upper())

#6、挂电话
conn.close()

#7、关机
phone.close()

服务端

 

import socket
#1、买手机
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

#2、打电话
phone.connect((\'127.0.0.1\',8080))

#3、发收消息
phone.send(\'hello\'.encode(\'utf-8\'))
data=phone.recv(1024)
print(data.decode(\'utf-8\'))

#4、挂电话
phone.close()

客户端

 

实例二:加上循环

import socket

phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 买手机
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind((\'127.0.0.1\',8082))# 绑定电话卡

phone.listen(5)# 开机,监听
print(\'>>>>>>>\')

while True:
    conn,addr = phone.accept()# 等待电话打入
    print(addr[0],addr[1])
    while True:
        try:
            data = conn.recv(1024)# 接收数据
            # if not data:break  #针对linux
            print(data)
            conn.send(\'来自服务端消息>>>\'.encode(\'utf-8\')+data)   # 发送数据  注意编码
            print(\'已发送\')
        except Exception:
            break
    conn.close() # 挂电话
# 关机
phone.close()

服务端

 

import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 买手机

phone.connect((\'127.0.0.1\',8082))# 打电话

while True:
    msg = input(\'请输入发送的内容,输入q结束>>>>\').strip()
    if not msg:continue
    if msg == \'q\':
        break
    phone.send(msg.encode(\'utf-8\')) # 发送数据
    data = phone.recv(1024)    # 接收数据
    print(data.decode(\'utf-8\'))

phone.close()    # 关机

客户端