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  • socket编程(一)

    一 客户端/服务器架构

    c(客户端)/ s(服务器)架构处处都有,比如当前你的浏览器是客户端,博客园是服务端

    C/S架构与socket的关系:

    我们学习socket就是为了完成C/S架构的开发

    osi七层

    计算机接入互联网就需要尊守一些标准才能和全世界通信

    一系列统一的标准,这些标准称之为互联网协议,互联网的本质就是一系列的协议,总称为‘互联网协议’(Internet Protocol Suite).

    互联网协议的功能:定义计算机如何接入internet,以及接入internet的计算机通信的标准。

    互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

    每层运行常见物理设备

    物理层功能:主要是基于电器特性发送高低电压(电信号),高电压对应数字1,低电压对应数字0

    数据链路层由来:单纯的电信号0和1没有任何意义,必须规定电信号多少位一组,每组什么意思

    数据链路层的功能:定义了电信号的分组方式

    以太网协议:

    早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet

    网络层由来:有了ethernet、mac地址、广播的发送方式,世界上的计算机就可以彼此通信了,问题是世界范围的互联网是由

    一个个彼此隔离的小的局域网组成的,那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式,那么一台机器发送的包全世界都会收到,

    这就不仅仅是效率低的问题了,这会是一种灾难

    网络层功能:引入一套新的地址用来区分不同的广播域/子网,这套地址即网络地址

    tcp三次握手和四次挥手

    学习socket一定要先学习互联网协议:

    1.首先:目标是基于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。

    socket层

     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,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。

    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

    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)

    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

    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)

    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

    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)

    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()/cs.recv()    # 对话(发送/接收)
    5 cs.close()            # 关闭客户套接字

    socket通信流程与打电话流程类似,我们就以打电话为例来实现一个套接字通信

    服务端

    #_*_coding:utf-8_*_
    __author__ = 'Linhaifeng'
    import socket
    ip_port=('127.0.0.1',9000)  #电话卡
    BUFSIZE=1024                #收发消息的尺寸
    s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
    s.bind(ip_port) #手机插卡
    s.listen(5)     #手机待机
    
    
    conn,addr=s.accept()            #手机接电话
    # print(conn)
    # print(addr)
    print('接到来自%s的电话' %addr[0])
    
    msg=conn.recv(BUFSIZE)             #听消息,听话
    print(msg,type(msg))
    
    conn.send(msg.upper())          #发消息,说话
    
    conn.close()                    #挂电话
    
    s.close()                       #手机关机
    
    服务端

    客户端

    #_*_coding:utf-8_*_
    __author__ = 'Linhaifeng'
    import socket
    ip_port=('127.0.0.1',9000)
    BUFSIZE=1024
    s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    
    s.connect_ex(ip_port)           #拨电话
    
    s.send('linhaifeng nb'.encode('utf-8'))         #发消息,说话(只能发送字节类型)
    
    feedback=s.recv(BUFSIZE)                           #收消息,听话
    print(feedback.decode('utf-8'))
    
    s.close()                                       #挂电话
    
    客户端
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