python-网络编程-socket编程

一、TCPIP（网络通信协议）简介

      TCP：（Transmission Control Protocol）传输控制协议，面向有连接的通信协议

　　 UDP:数据报文协议，面向无连接的通信协议

       IP:(Internet Protocol)网际协议

      

二、socket语法

      网络七层模型（OSI模型）

      1物理层——>2数据链路层（mac地址）——>3网络层(IP)——>4传输层（TCP/IP 、UDP协议传输）——>5会话层——>6表示层——>7应用层（http、ftp、smtp、pop3）

      socket语法及相关知识点：

　　      socket是为两个程序之间建立一个双向通道，来实现数据传输。  网络通信是通过ip+port来定位具体的目标机器的具体的服务，操作系统有0-65535个端口，每个端口独立对外提供服务。   

           建立一个socket必须有两个端：服务端和客户端

           服务端：被动等待接受客户端的请求

                      建立流程：1.建立一个socket实例sk——>sk.bind()设置服务端可监听的网络地址和端口号——>sk.listen()开始监听——>

                                       cnn,val=sk.accepr()接受客户端的连接——>cnn.recv()接受数据——>cnn.send()发送数据——>close

              1、建立一个socket实例 ：socket.socket()

import socket
server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

                第一个参数为：地址簇

                socket.AF_INET       ipv4

                socket.AF_INET6     IPV6           

                socket.AF_UNIX       unix本机进行之间通信    

       

               第二个参数：socket类型

                socket.SOCKET_STREAM   for tcp

                socket.SOCKET_DGRAM    for udp         

　　　　　 socket.SOCK_RAW   原始套接字，普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文；此外，利用原始套接字，可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。

        socket.SOCK_RDM       是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。

                2、 绑定地址：sk.bind(address)

                     address的格式取决于地址簇，如果是IPV4，则以元祖的形式传入地址

server.bind(('0.0.0.0',8001))

            3、开始监听：sk.listen(backlog)

                    开始监听传入的连接，backlog表示在拒绝连接之前，可挂起的最大连接数，backlog最大为5

server.listen(5)

            4、接收连接并返回新套接字对象和客户端地址

cnn,client_addr=server.accept()

              cnn为新的套接字对象，clinet为连接的客户端地址

            5、接受和发送客户端数据

cnn.recv(1024)
cnn.send(b'got your msg')

          客户端：主动向服务端发送请求

                     流程：建立一个socket实例c——>c.connect()连接服务端——>c.send()发送数据——>c.recv()接受数据——>c.close()           

import socket
client=socket.socket()     #  1、建立socket实例
client.connect(('localhost',8001))   #2、连接
msg=input('>>：')
client.send(msg.encode())       #3、发送数据
print('send:%s' %msg)
data=client.recv(1024)
print('receive from server:%s'%data)     #4、接受数据

          下面是小练习：

            服务端：

import socket
server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.168.0.1',8001))
server.listen(5)
print('------------start to listen--------')
while True:    #客户端断开与服务端的连接时，防止直接跳出第二个循环后，报错，而是回到该循环，重新接受其他客户端的请求
    cnn,client_addr=server.accept()
    print(cnn,client_addr)
    while True:
        try:
            data=cnn.recv(1024)    #有一个客户端断开连接是，recv不到连接，会报错，用try来进行异常处理，防止程序终止
            print('客户端：%s'%data)
            s_data=input('服务端:')
            cnn.send(s_data.encode())
        except ConnectionResetError as e:
            print(e)
            break

             客户端：

import socket
client=socket.socket()
client.connect(('127.168.0.1',8001))

while True:
    msg=input('客户端：')
    client.send(msg.encode())
    # print('send:%s' %msg)
    data=client.recv(1024)
    print('服务端:%s'%data)

 三、SocketServer网络服务器框架

       ScoketServer可实现多线程的网络服务，它包括5个服务类：

　　　　   BaseServer：不直接对外服务，是一下四个服务类的基类

　　　　   TCPServer：处理tcp协议的网络传输

              UDPServer：处理udp协议的网络传输

              UnixStreamServer：继承TCPserver，用于unix平台，实现进程间的通信

              UnixDatagramServer：继承UDPServer，用于unix平台，实现进程间的通信

       一、创建一个tcp协议的socketserver

            1、首先定义一个类，继承socketserver.BaseRequestHandler，重写该类中的handle方法

                 handle方法封装的是服务端和客户端的交互体           

import socketserver
class MYTCPHander(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):   #封装服务端和客户端的交互体，即accept之后的内容：recv send这些，不包括listen
        while True:
            try:
                self.data=self.request.recv(1024).strip()    #self.request:套接字   即cnn,client_addr=server.accept()中的cnn

# print(self.client_address) # 打印客户端的IP和端口号  8 print(self.data.decode())  9 self.request.send(b'got your msg') 10 except Exception as e: 11 print(e)

             2、创建一个server实例

                 绑定服务的地址和端口号，创建一个TCPServer实例，并开始监听和处理客户端的请求

if __name__=='__main__':
    HOST,PORT='0.0.0.0',9999
    server=socketserver.TCPServer((HOST,PORT),MYTCPHander)     #创建一个tap类型的socketserver实例，每连接一个客户端就会生成一个实例（注意不是说每次客户端发送数据）
    server.serve_forever()      #开始监听，开始处理客户端的请求request

         　　以上的脚本还是一个单线程的，如何实现多线程网络通信呢？只需要在创建socketserver实例的时候，讲socketserver.TCPServer改为socketserver.ThreadingTCPServer即可 

if __name__=='__main__':
    HOST,PORT='0.0.0.0',9999
    server=socketserver.ThreadingTCPServer((HOST,PORT),MYTCPHandler)
    print('__________________start to listen___________________')
    server.serve_forever()

             使用ThreadingTCPServer后，每次进来一个连接就会生成一个线程