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  • 网络编程——socket编程

    一、客户端/服务端架构

      1.硬件C/S架构(打印机)

      2.软件C/S架构 

        互联网企业处处是C/S架构

      C/S架构与socket的关系:学习socket就是为了完成C/S架构的开发

    二、OSI七层

      一个完整的计算系统是由硬件、操作系统、应用软件三者组成。(这样就可以自己和自己玩了)

      若想和别人一起玩,那就需要联网了。

      互联网的核心就是一堆协议组成,协议就是标准。例如:全世界官网通信的标准是英语。

      一、人们按照分工不同将互联网协议从逻辑上划分了层次

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

      二、为何学习socket一定要学习互联网协议

      1、C/S架构的软件(软件属于应用层)是基于网络进行通信的
      2、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。
      3、从这些标准开始研究,开启我们的socket编程之旅

    三、socket

      一、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其实就是一种门面模式,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取组织数据,以符合指定的协议。

      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。

    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。 

      1、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

      2、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

      1、socket()模块函数用法

     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)

      2、服务端套接字函数

    1 s.bind()    绑定(主机,端口号)到套接字
    2 s.listen()  开始TCP监听
    3 s.accept()  被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来

      3、客户端套接字函数

    1 s.connect()     主动初始化TCP服务器连接
    2 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

      4、公共用途的套接字函数

     1 s.recv()            接收TCP数据
     2 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)
     3 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)
     4 s.recvfrom()        接收UDP数据
     5 s.sendto()          发送UDP数据
     6 s.getpeername()     连接到当前套接字的远端的地址
     7 s.getsockname()     当前套接字的地址
     8 s.getsockopt()      返回指定套接字的参数
     9 s.setsockopt()      设置指定套接字的参数
    10 s.close()           关闭套接字

      5、面向锁的套接字方法

    1 s.setblocking()     设置套接字的阻塞与非阻塞模式
    2 s.settimeout()      设置阻塞套接字操作的超时时间
    3 s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超时时间

      6、面向文件的套接字函数

    1 s.fileno()          套接字的文件描述符
    2 s.makefile()        创建一个与该套接字相关的文件

      7、socket实验推演流程

     1 1:用打电话的流程快速描述socket通信
     2 2:服务端和客户端加上基于一次链接的循环通信
     3 3:客户端发送空,卡主,证明是从哪个位置卡的
     4 服务端:
     5 from socket import *
     6 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
     7 phone.bind(('127.0.0.1',8081))
     8 phone.listen(5)
     9 
    10 conn,addr=phone.accept()
    11 while True:
    12     data=conn.recv(1024)
    13     print('server===>')
    14     print(data)
    15     conn.send(data.upper())
    16 conn.close()
    17 phone.close()
    18 客户端:
    19 from socket import *
    20 
    21 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    22 phone.connect(('127.0.0.1',8081))
    23 
    24 while True:
    25     msg=input('>>: ').strip()
    26     phone.send(msg.encode('utf-8'))
    27     print('client====>')
    28     data=phone.recv(1024)
    29     print(data)
    30 
    31 说明卡的原因:缓冲区为空recv就卡住,引出原理图
    32 
    33 
    34 
    35 4.演示客户端断开链接,服务端的情况,提供解决方法
    36 
    37 5.演示服务端不能重复接受链接,而服务器都是正常运行不断来接受客户链接的
    38 
    39 6:简单演示udp
    40 服务端
    41 from socket import *
    42 phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    43 phone.bind(('127.0.0.1',8082))
    44 while True:
    45     msg,addr=phone.recvfrom(1024)
    46     phone.sendto(msg.upper(),addr)
    47 客户端
    48 from socket import *
    49 phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    50 while True:
    51     msg=input('>>: ')
    52     phone.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8082))
    53     msg,addr=phone.recvfrom(1024)
    54     print(msg)
    55 
    56 udp客户端可以并发演示
    57 udp客户端可以输入为空演示,说出recvfrom与recv的区别,暂且不提tcp流和udp报的概念,留到粘包去说
    View Code

    四 、基于TCP的套接字

      tcp是基于链接的,必须先启动服务端,然后再启动客户端去链接服务端

      一、tcp套接字简单实现

      1、tcp服务端

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

      2、tcp客户端

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

      二、加上链接循环和通信循环

       1、服务端

     1 #!/usr/bin/env python
     2 # -*- coding:utf-8 -*-
     3 # __author__ = "wzs"
     4 #2017/11/4
     5 
     6 import socket
     7 import subprocess
     8 import struct
     9 
    10 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    11 
    12 phone.bind(('127.0.0.1',8090))
    13 
    14 phone.listen(10)
    15 
    16 print('starting')
    17 
    18 # #建立长连接
    19 # 等待客户端连接
    20 while True:  ##链接循环
    21     conn,client_addr = phone.accept()
    22     print(client_addr)
    23     while True:  # 新增通信循环,可以不断的通信,收发消息
    24         msg = conn.recv(1024)  # 听消息,听话
    25 
    26         # 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
    27 
    28         print(msg, type(msg))
    29 
    30         conn.send(msg.upper())  # 发消息,说话
    31 
    32     conn.close()
    33 
    34 phone.close()

      2、客户端

     1 #!/usr/bin/env python
     2 # -*- coding:utf-8 -*-
     3 # __author__ = "wzs"
     4 #2017/11/4
     5 
     6 #
     7 import socket
     8 
     9 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    10 #连接服务端
    11 phone.connect(('127.0.0.1',8090))
    12 while True:
    13     #发消息
    14     msg = input('>>:').strip()
    15     phone.send(msg.encode('utf-8'))
    16     #接收消息,指定接收最大的大小
    17     data=phone.recv(1024)
    18     print(data)
    19 # 关机
    20 phone.close()

      3、可能遇到的问题  address already in use

      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

      解决办法:

    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(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加
    5 phone.bind(('127.0.0.1',8080))
    方法一
    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,
    vi /etc/sysctl.conf
    
    编辑文件,加入以下内容:
    net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
    net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
    net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
     
    然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。
     
    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;
    
    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;
    
    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。
    
    net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间
    方法二

    五、基于UDP的套接字

      UDP是无链接,先启动哪一端都不会错

      一、UDP简介

      1、UDP服务端

    1 ss = socket()   #创建一个服务器的套接字
    2 ss.bind()       #绑定服务器套接字
    3 inf_loop:       #服务器无限循环
    4     cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)
    5 ss.close()                         # 关闭服务器套接字

      2、UDP客户端

    1 cs = socket()   # 创建客户套接字
    2 comm_loop:      # 通讯循环
    3     cs.sendto()/cs.recvfrom()   # 对话(发送/接收)
    4 cs.close()                      # 关闭客户套接字

      二、udp套接字简单示例

      1、UDP服务端

     1 from socket import *
     2 
     3 server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
     4 server.bind(('127.0.0.1',8099))
     5 
     6 # server.listen()  #udp没有监听
     7 # server.accept()  #udp没有连接
     8 # while True: ##链接循环
     9 #     server.accept() #udp没有连接,更不可能有连接循环
    10 while True: ##通信循环
    11     msg,client_addr = server.recvfrom(1024)
    12     print(msg,client_addr)
    13     server.sendto(msg.upper(),client_addr)
    server.py

      2、UDP客户端

     1 from socket import *
     2 
     3 client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
     4 # udp没有连接
     5 
     6 while True:
     7     msg = input('>>:').strip() ##发送空不会报错
     8 
     9     client.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8099))
    10 
    11     msg,server_addr = client.recvfrom(1024)
    12     print(msg)
    client.py

      三、应用一:qq聊天(由于udp无连接,所以可以同时多个客户端去跟服务端通信)

      1、服务端

     1 #_*_coding:utf-8_*_
     2 __author__ = 'Linhaifeng'
     3 import socket
     4 ip_port=('127.0.0.1',8081)
     5 udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #买手机
     6 udp_server_sock.bind(ip_port)
     7 
     8 while True:
     9     qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024)
    10     print('来自[%s:%s]的一条消息:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8')))
    11     back_msg=input('回复消息: ').strip()
    12 
    13     udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)
    server.py

      2、客户端1

     1 #_*_coding:utf-8_*_
     2 __author__ = 'Linhaifeng'
     3 import socket
     4 BUFSIZE=1024
     5 udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
     6 
     7 qq_name_dic={
     8     '狗哥alex':('127.0.0.1',8081),
     9     '瞎驴':('127.0.0.1',8081),
    10     '一棵树':('127.0.0.1',8081),
    11     '武大郎':('127.0.0.1',8081),
    12 }
    13 
    14 
    15 while True:
    16     qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()
    17     while True:
    18         msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip()
    19         if msg == 'quit':break
    20         if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue
    21         udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name])
    22 
    23         back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
    24         print('来自[%s:%s]的一条消息:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8')))
    25 
    26 udp_client_socket.close()
    client1.py

      3、客户端2

     1 #_*_coding:utf-8_*_
     2 __author__ = 'Linhaifeng'
     3 import socket
     4 BUFSIZE=1024
     5 udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
     6 
     7 qq_name_dic={
     8     '狗哥alex':('127.0.0.1',8081),
     9     '瞎驴':('127.0.0.1',8081),
    10     '一棵树':('127.0.0.1',8081),
    11     '武大郎':('127.0.0.1',8081),
    12 }
    13 
    14 
    15 while True:
    16     qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()
    17     while True:
    18         msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip()
    19         if msg == 'quit':break
    20         if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue
    21         udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name])
    22 
    23         back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
    24         print('来自[%s:%s]的一条消息:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8')))
    25 
    26 udp_client_socket.close()
    client2.py

      四、应用二:时间服务器(NTP服务)

      1、ntp服务端

     1 #_*_coding:utf-8_*_
     2 __author__ = 'Linhaifeng'
     3 from socket import *
     4 from time import strftime
     5 
     6 ip_port=('127.0.0.1',9000)
     7 bufsize=1024
     8 
     9 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    10 tcp_server.bind(ip_port)
    11 
    12 while True:
    13     msg,addr=tcp_server.recvfrom(bufsize)
    14     print('===>',msg)
    15     
    16     if not msg:
    17         time_fmt='%Y-%m-%d %X'
    18     else:
    19         time_fmt=msg.decode('utf-8')
    20     back_msg=strftime(time_fmt)
    21 
    22     tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)
    23 
    24 tcp_server.close()
    View Code

      2、ntp客户端

     1 #_*_coding:utf-8_*_
     2 __author__ = 'Linhaifeng'
     3 from socket import *
     4 ip_port=('127.0.0.1',9000)
     5 bufsize=1024
     6 
     7 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
     8 
     9 
    10 
    11 while True:
    12     msg=input('请输入时间格式(例%Y %m %d)>>: ').strip()
    13     tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)
    14 
    15     data=tcp_client.recv(bufsize)
    16 
    17     print(data.decode('utf-8'))
    18 
    19 tcp_client.close()
    View Code

    六、粘包

      一、粘包现象

    让我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序(1:执行错误命令 2:执行ls 3:执行ifconfig)

    注意注意注意:

    res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
    shell=True,
    stderr=subprocess.PIPE,
    stdout=subprocess.PIPE)

    的结果的编码是以当前所在的系统为准的,如果是windows,那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的,在接收端需要用GBK解码

    且只能从管道里读一次结果

    注意:有些命令既有正确的输出,也有错误的输出。例如:命令ls -l ; lllllll ; pwd 的结果是既有正确stdout结果,又有错误stderr结果

      1、tcp程序:运行tcp程序时,会发生粘包

     1 from socket import *
     2 import subprocess
     3 
     4 ip_port=('127.0.0.1',8080)
     5 BUFSIZE=1024
     6 
     7 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
     8 tcp_socket_server.bind(ip_port)
     9 tcp_socket_server.listen(5)
    10 
    11 while True:
    12     conn,addr=tcp_socket_server.accept()
    13     print('客户端',addr)
    14 
    15     while True:
    16         cmd=conn.recv(BUFSIZE)
    17         if len(cmd) == 0:break
    18 
    19         res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,
    20                          stdout=subprocess.PIPE,
    21                          stdin=subprocess.PIPE,
    22                          stderr=subprocess.PIPE)
    23 
    24         stderr=act_res.stderr.read()
    25         stdout=act_res.stdout.read()
    26         conn.send(stderr)
    27         conn.send(stdout)
    服务端
     1 #_*_coding:utf-8_*_
     2 __author__ = 'Linhaifeng'
     3 import socket
     4 BUFSIZE=1024
     5 ip_port=('127.0.0.1',8080)
     6 
     7 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
     8 res=s.connect_ex(ip_port)
     9 
    10 while True:
    11     msg=input('>>: ').strip()
    12     if len(msg) == 0:continue
    13     if msg == 'quit':break
    14 
    15     s.send(msg.encode('utf-8'))
    16     act_res=s.recv(BUFSIZE)
    17 
    18     print(act_res.decode('utf-8'),end='')
    客户端

      2、udp程序:运行udp程序时,不会发生粘包

     1 from socket import *
     2 import subprocess
     3 
     4 ip_port=('127.0.0.1',9003)
     5 bufsize=1024
     6 
     7 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
     8 udp_server.bind(ip_port)
     9 
    10 while True:
    11     #收消息
    12     cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize)
    13     print('用户命令----->',cmd)
    14 
    15     #逻辑处理
    16     res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
    17     stderr=res.stderr.read()
    18     stdout=res.stdout.read()
    19 
    20     #发消息
    21     udp_server.sendto(stderr,addr)
    22     udp_server.sendto(stdout,addr)
    23 udp_server.close()
    服务端
     1 from socket import *
     2 ip_port=('127.0.0.1',9003)
     3 bufsize=1024
     4 
     5 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
     6 
     7 
     8 while True:
     9     msg=input('>>: ').strip()
    10     udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)
    11 
    12     data,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
    13     print(data.decode('utf-8'),end='')
    客户端

      二、什么是粘包

      注意:只有tcp有粘包现象,udp永远不会粘包

      1、socket收发消息的原理

    发送端可以是一K一K地发送数据,而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据,当然也有可能一次提走3K或6K数据,或者一次只提走几个字节的数据,也就是说,应用程序所看到的数据是一个整体,或说是一个流(stream),一条消息有多少字节对应用程序是不可见的,因此TCP协议是面向流的协议,这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议,每个UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任意字节的数据,这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢?可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要明白的是当对方send一条信息的时候,无论底层怎样分段分片,TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

    例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件,发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的,在接收方看了,根本不知道该文件的字节流从何处开始,在何处结束

    所谓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。

      2、tcp和udp 程序的区别

    此外,发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的,TCP为提高传输效率,发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少,通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去,这样接收方就收到了粘包数据。

    1. TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,面向流的,提供高可靠性服务。收发两端(客户端和服务器端)都要有一一成对的socket,因此,发送端为了将多个发往接收端的包,更有效的发到对方,使用了优化方法(Nagle算法),将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
    2. UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
    3. tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制,防止程序卡住,而udp是基于数据报的,即便是你输入的是空内容(直接回车),那也不是空消息,udp协议会帮你封装上消息头,实验略

    udp的recvfrom是阻塞的,一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失,这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠

    tcp的协议数据不会丢,没有收完包,下次接收,会继续上次继续接收,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。

      二、什么情况下发生粘包

      1、发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很短,数据了很小,会合到一起,产生粘包)

     1 from socket import *
     2 ip_port=('127.0.0.1',8080)
     3 
     4 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
     5 tcp_socket_server.bind(ip_port)
     6 tcp_socket_server.listen(5)
     7 
     8 
     9 conn,addr=tcp_socket_server.accept()
    10 
    11 
    12 data1=conn.recv(10)
    13 data2=conn.recv(10)
    14 
    15 print('----->',data1.decode('utf-8'))
    16 print('----->',data2.decode('utf-8'))
    17 
    18 conn.close()
    服务端
     1 import socket
     2 BUFSIZE=1024
     3 ip_port=('127.0.0.1',8080)
     4 
     5 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
     6 res=s.connect_ex(ip_port)
     7 
     8 
     9 s.send('hello'.encode('utf-8'))
    10 s.send('feng'.encode('utf-8'))
    客户端

      2、接收方不及时接收缓冲区的包,造成多个包接收(客户端发送了一段数据,服务端只收了一小部分,服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据,产生粘包) 

     1 from socket import *
     2 ip_port=('127.0.0.1',8080)
     3 
     4 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
     5 tcp_socket_server.bind(ip_port)
     6 tcp_socket_server.listen(5)
     7 
     8 
     9 conn,addr=tcp_socket_server.accept()
    10 
    11 
    12 data1=conn.recv(2) #一次没有收完整
    13 data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的
    14 
    15 print('----->',data1.decode('utf-8'))
    16 print('----->',data2.decode('utf-8'))
    17 
    18 conn.close()
    服务端
    1 import socket
    2 BUFSIZE=1024
    3 ip_port=('127.0.0.1',8080)
    4 
    5 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    6 res=s.connect_ex(ip_port)
    7 
    8 
    9 s.send('hello feng'.encode('utf-8'))
    客户端

      三、解决粘包

      1、解决粘包的low处理方法

     1 #!/usr/bin/env python
     2 # -*- coding:utf-8 -*-
     3 # __author__ = "wzs"
     4 #2017/11/4
     5 
     6 import socket
     7 import subprocess
     8 import struct
     9 
    10 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    11 
    12 phone.bind(('127.0.0.1',8090))
    13 
    14 phone.listen(10)
    15 
    16 print('starting')
    17 
    18 # #建立长连接
    19 # 等待客户端连接
    20 while True:
    21     conn,client_addr = phone.accept()
    22     print(client_addr)
    23 
    24     while True:  ##通信循环
    25         # 接收数据
    26         try:  #异常处理
    27             cmd = conn.recv(1024)
    28             if not cmd:break #针对linux对空的处理
    29 
    30             #执行命令,拿到执行结果
    31             obj = subprocess.Popen(cmd.decode('gbk'),shell=True,
    32                                    stdout=subprocess.PIPE,
    33                                    stderr=subprocess.PIPE)
    34             stdout_res = obj.stdout.read()
    35             stderr_res = obj.stderr.read()
    36 
    37             # 先发报名
    38             total_size = len(stdout_res) + len(stderr_res)
    39             conn.send(struct.pack('i',total_size))  ##将数据的大小值处理为4个字节
    40 
    41             # 再发真实的数据
    42             # conn.send(stdout_res + stderr_res)
    43             conn.send(stdout_res)
    44             conn.send(stderr_res)
    45 
    46         except ConnectionResetError:
    47             break
    48 
    49     conn.close()
    50 
    51 phone.close()
    服务端
     1 #!/usr/bin/env python
     2 # -*- coding:utf-8 -*-
     3 # __author__ = "wzs"
     4 #2017/11/4
     5 
     6 import socket
     7 import struct
     8 
     9 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    10 #连接服务端
    11 phone.connect(('127.0.0.1',8090))
    12 
    13 while True:
    14     #发消息
    15     cmd = input('>>:').strip()
    16     if not cmd:continue
    17     phone.send(cmd.encode('gbk'))
    18     # 先接收报头
    19     header_struct = phone.recv(4)
    20     total_size = struct.unpack('i',header_struct)[0] #解包后以元组的形式返回数据
    21     # 再收真实信息
    22     cmd_res = b''  #收取的以bytes接收
    23     recv_size = 0
    24     while recv_size < total_size:
    25         recv_data = phone.recv(1024)
    26         cmd_res += recv_data  #收取真正发送的大小
    27         recv_size += len(recv_data)
    28     print(cmd_res.decode('gbk'))
    29 
    30 # 关机
    31 phone.close()
    客户端

      2、解决粘包的最终版

     1 #!/usr/bin/env python
     2 # -*- coding:utf-8 -*-
     3 # __author__ = "wzs"
     4 #2017/11/4
     5 
     6 import socket
     7 import subprocess
     8 import struct
     9 import json
    10 
    11 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    12 
    13 phone.bind(('127.0.0.1',8090))
    14 
    15 phone.listen(10)
    16 
    17 print('starting')
    18 
    19 # #建立长连接
    20 # 等待客户端连接
    21 while True:
    22     conn,client_addr = phone.accept()
    23     print(client_addr)
    24 
    25     while True:  ##通信循环
    26         # 接收数据
    27         try:  #异常处理
    28             cmd = conn.recv(1024)
    29             if not cmd:break #针对linux对空的处理
    30 
    31             #执行命令,拿到执行结果
    32             obj = subprocess.Popen(cmd.decode('gbk'),shell=True,
    33                                    stdout=subprocess.PIPE,
    34                                    stderr=subprocess.PIPE)
    35             stdout_res = obj.stdout.read()
    36             stderr_res = obj.stderr.read()
    37 
    38             # 制作报头
    39             header_dic = {
    40                 'filename':'a.txt',
    41                 'total_size':len(stdout_res) + len(stderr_res),
    42                 'md5':'xxxxxx'
    43             }
    44             head_json = json.dumps(header_dic)
    45             head_bytes = head_json.encode('utf-8')
    46 
    47             # 先发报头长度
    48             conn.send(struct.pack('i',len(head_bytes)))  ##将数据的大小值处理为4个字节
    49             # 再发报头
    50             conn.send(head_bytes)
    51             # 最后发真实的数据
    52             # conn.send(stdout_res + stderr_res)
    53             conn.send(stdout_res)
    54             conn.send(stderr_res)
    55 
    56         except ConnectionResetError:
    57             break
    58 
    59     conn.close()
    60 
    61 phone.close()
    服务端
     1 #!/usr/bin/env python
     2 # -*- coding:utf-8 -*-
     3 # __author__ = "wzs"
     4 #2017/11/4
     5 
     6 import socket
     7 import struct
     8 import json
     9 
    10 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    11 #连接服务端
    12 phone.connect(('127.0.0.1',8090))
    13 
    14 while True:
    15     #发消息
    16     cmd = input('>>:').strip()
    17     if not cmd:continue
    18     phone.send(cmd.encode('gbk'))
    19     # 先接收报头长度
    20     header_res = phone.recv(4)
    21     header_size = struct.unpack('i',header_res)[0] #解包后以元组的形式返回数据
    22     # 再收报头
    23     head_bytes = phone.recv(header_size)
    24     head_json = head_bytes.decode('utf-8')
    25     head_dic = json.loads(head_json)
    26     # print(head_dic)
    27     # 最后收真实信息
    28     cmd_res = b''  #收取的以bytes接收
    29     recv_size = 0
    30     total_size = head_dic['total_size']
    31     while recv_size < total_size:
    32         recv_data = phone.recv(1024)
    33         cmd_res += recv_data  #收取真正发送的大小
    34         recv_size += len(recv_data)
    35     print(cmd_res.decode('gbk'))
    36 
    37 # 关机
    38 phone.close()
    客户端

    其他详细信息见 http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html 

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/happy-king/p/7838247.html
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