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你的计算机就和新浪的某台服务器通过互联网连

2019-12-26 18:32

Python基础-socket编程,python-socket编程

一、网络编程

自从互联网诞生以来,现在基本上所有的程序都是网络程序,很少有单机版的程序了。

计算机网络就是把各个计算机连接到一起,让网络中的计算机可以互相通信。网络编程就是如何在程序中实现两台计算机的通信。

举个例子,当你使用浏览器访问新浪网时,你的计算机就和新浪的某台服务器通过互联网连接起来了,然后,新浪的服务器把网页内容作为数据通过互联网传输到你的电脑上。

由于你的电脑上可能不止浏览器,还有QQ、Skype、Dropbox、邮件客户端等,不同的程序连接的别的计算机也会不同,所以,更确切地说,网络通信是两台计算机上的两个进程之间的通信。比如,浏览器进程和新浪服务器上的某个Web服务进程在通信,而QQ进程是和腾讯的某个服务器上的某个进程在通信。

网络编程对所有开发语言都是一样的,Python也不例外。用Python进行网络编程,就是在Python程序本身这个进程内,连接别的服务器进程的通信端口进行通信。

二、c/s架构

C/S又称Client/Server或客户/服务器模式。

Client/Server结构是20世纪80年代末提出的。这种结构的系统把较复杂的计算和管理任务交给网络上的高档机器——服务器,而把一些频繁与用户打交道的任务交给前端较简单的计算机—客户机。通过这种方式,将任务合理分配到客户端和服务器端,既充分利用了两端硬件环境的优势,又实现了网络上信息资源的共享。由于这种结构比较适于局域网运行环境,因此逐渐得到了广泛的应用。

三、Socket是什么

我们学习Socket就是为了完成C/S架构的开发。

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。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 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,写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

 四、Socket的发展史及分类

Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制,取后一种意思。通常也称作"套接字",用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄,可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。

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。这也被称为进程间通讯或 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。 

五、Scoket的工作流程

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(connect),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请求,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。

图片 1

图片 2

 1 import socket
 2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
 3 #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。
 4 
 5 #获取tcp/ip套接字
 6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 
 8 #获取udp/ip套接字
 9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
10 
11 “”“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。
12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)”“”

实例

 

  •  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

六、基于TCP的Socket

TCP服务端:

 1 ss = socket()     #创建服务器套接字
 2 ss.bind()          #把地址绑定到套接字
 3 ss.listen()         #监听链接
 4 inf_loop:          #服务器无限循环
 5     cs = ss.accept() #接受客户端链接
 6     comm_loop:         #通讯循环
 7         cs.recv()        #对话(接收)
 8         cs.send()       #对话(发送)
 9     cs.close()    #关闭客户端套接字
10 ss.close()        #关闭服务器套接字(可选)    

 

TCP客户端:

1 cs = socket()     # 创建客户套接字
2 cs.connect()      # 尝试连接服务器
3 comm_loop:        # 通讯循环
4     cs.send()     # 对话(发送)
5     cs.recv()     # 对话(接收)
6 cs.close()        # 关闭客户套接字

 

实例1:

图片 3

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 __author__ = 'Linhaifeng'
 3 import socket
 4 ip_port=('127.0.0.1',8081)#电话卡(服务器的IP及端口,元组的格式)
 5 BUFSIZE=1024        #指定一次能接收数据的最大容量
 6 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
 7 s.bind(ip_port) #手机插卡
 8 s.listen(5)     #手机待机(监听缓存区容量)
 9 
10 
11 while True:                         #新增接收链接循环,可以不停的接电话
12     conn,addr=s.accept()            #手机接电话
13     # print(conn)
14     # print(addr)
15     print('接到来自%s的电话' %addr[0])
16     while True:                         #新增通信循环,可以不断的通信,收发消息
17         msg=conn.recv(BUFSIZE)             #听消息,听话
18 
19         if len(msg) == 0:break        #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生
20 
21         print(msg,type(msg))
22 
23         conn.send(msg.upper())          #发消息,说话
24 
25     conn.close()                    #挂电话
26 
27 s.close()                       #手机关机

服务端

 

图片 4

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 __author__ = 'Linhaifeng'
 3 import socket
 4 ip_port=('127.0.0.1',8081)
 5 BUFSIZE=1024
 6 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 7 
 8 s.connect_ex(ip_port)           #拨电话
 9 
10 while True:                             #新增通信循环,客户端可以不断发收消息
11     msg=input('>>: ').strip()
12     if len(msg) == 0:continue
13     s.send(msg.encode('utf-8'))         #发消息,说话(只能发送字节类型)
14 
15     feedback=s.recv(BUFSIZE)                           #收消息,听话
16     print(feedback.decode('utf-8'))
17 
18 s.close()                                       #挂电话

客户端

 

问题:

有的同学在重启服务端时可能会遇到

图片 5

这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址(如果不懂,请深入研究1.tcp三次握手,四次挥手 2.syn洪水攻击 3.服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法)

解决方法:

图片 6

1 #加入一条socket配置,重用ip和端口
2 
3 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
4 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加
5 phone.bind(('127.0.0.1',8080))

方法1

 

图片 7

 1 发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接,通过调整linux内核参数解决,
 2 vi /etc/sysctl.conf
 3 
 4 编辑文件,加入以下内容:
 5 net.ipv4.tcp_syncookies = 1
 6 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
 7 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
 8 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
 9  
10 然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。
11  
12 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时,启用cookies来处理,可防范少量SYN攻击,默认为0,表示关闭;
13 
14 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接,默认为0,表示关闭;
15 
16 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收,默认为0,表示关闭。
17 
18 net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间

方法2

 

实例2:

图片 8

 1 import socket, threading, time
 2 
 3 def tcplink(sock, addr):
 4     """每个连接都必须创建新线程(或进程)来处理,否则,单线程在处理连接的过程中,无法接受其他客户端的连接"""
 5     print('Accept new connection from %s: %s' % addr)
 6     sock.send(b'Welcome!')
 7     while True:
 8         data = sock.recv(1024)
 9         time.sleep(1)
10         if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
11             break
12         sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
13     sock.close()
14     print('Connection from %s: %s closed.' % addr)
15 
16 
17 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
18 #监听端口
19 s.bind(('127.0.0.1', 9999))
20 s.listen(5)
21 print('Waiting for connection...')
22 while True:
23     #接受一个新连接
24     sock, addr = s.accept()
25     #创建新线程来处理TCP连接
26     t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
27     t.start()

服务端

 

图片 9

 1 import socket
 2 
 3 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 4 # 建立连接:
 5 s.connect(('127.0.0.1', 9999))
 6 # 接收欢迎消息:
 7 print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
 8 for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
 9     # 发送数据:
10     s.send(data)
11     print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
12 s.send(b'exit')
13 s.close()
14 
15 
16 #可同时开多个客户端

客户端

 

实例3:

图片 10

 1 # 导入socket库:
 2 import socket
 3 
 4 # 创建一个socket:
 5 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 6 # 建立连接:
 7 s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
 8 # 发送数据:
 9 s.send(b'GET / HTTP/1.1rnHost: www.sina.com.cnrnConnection: closernrn')
10 #TCP连接创建的是双向通道,双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发,怎么协调,要根据具体的协议来决定。
11 # 例如,HTTP协议规定客户端必须先发请求给服务器,服务器收到后才发数据给客户端。
12 
13 # 接收数据:
14 buffer = []
15 while True:
16     # 每次最多接收1k字节:
17     d = s.recv(1024)
18     if d:
19         buffer.append(d)
20     else:
21         break
22 data = b''.join(buffer)
23 # 关闭连接:
24 s.close()
25 
26 header, html = data.split(b'rnrn', 1)
27 print(header.decode('utf-8'))
28 # 把接收的数据写入文件:
29 with open('sina.html', 'wb') as f:
30     f.write(html)

自定义客户端访问sina首页

 

 

图片 11

 

 参考资料:

2.

一、网络编程 自从互联网诞生以来,现在基本上所有的程序都是网络程序,很少有单机版的程序了。...

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