初探socket

一、socket

要想理解socket首先得熟悉一下TCP/IP协议族， TCP/IP即传输控制协议/网间协议，定义了主机如何连入因特网及数据如何再它们之间传输的标准，TCP/IP协议参考模型把所有的TCP/IP系列协议归类到四个抽象层中

应用层：TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等

传输层：TCP，UDP

网络层：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP

数据链路层：SLIP，CSLIP，PPP，MTU

每一抽象层建立在低一层提供的服务上，并且为高一层提供服务，看起来大概是这样子的

    

我们知道两个进程如果需要进行通讯最基本的一个前提能能够唯一的标示一个进程，在本地进程通讯中我们可以使用PID来唯一标示一个进程，但PID只在本地唯一，网络中的两个进程PID冲突几率很大，这时候我们需要另辟它径了，我们知道IP层的ip地址可以唯一标示主机，而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程，这样我们可以利用ip地址＋协议＋端口号唯一标示网络中的一个进程。

能够唯一标示网络中的进程后，它们就可以利用socket进行通信了，socket翻译为套接字，socket是在应用层和传输层之间的一个抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象为几个简单的接口供应用层调用已实现进程在网络中通信。socket是一种"打开—读/写—关闭"模式的实现，服务器和客户端各自维护一个"文件"，在建立连接打开后，可以向自己文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

 

socket是传输数据的，传输数据是如何传送？要效率还是要准确性？所以socket分为两种：面向连接和无连接。

• 面向连接：使用的TCP协议，就是在传输数据之前，先建立可靠的连接，然后数据以字节流的形式传输。从而保证了数据的可靠、不重复、有序性。因为是字节流，所以没有数据边界，可以把一份数据拆分成多份，这样有利于传输的效率。

• 无连接：使用的UDP协议，传输数据之前不需要建立连接，数据以报文的形式传输。

二、python中的socket编程

1、Socket类型

套接字格式：
socket(family, type[,protocal])使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。

地址族

地址族	描述
socket.AF_UNIX	只能够用于单一的Unix系统进程间通信(本地通信)
socket.AF_INET	服务器之间网络通信
socket.AF_INET6	使用IPv6地址，进行通信

套接字类型

套接字类型	描述
socket.SOCK_STREAM	流式socket，用于TCP
socket.SOCK_DGRAM	数据报式socket，用于UDP

实例

实例	描述
创建TCP Socket	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
创建UDP Socket	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

2、Socket函数

1. TCP发送数据时，已建立好TCP连接，所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的，每次发送要指定是发给谁。
2. 服务端与客户端不能直接发送列表，元组，字典。只能传字符串(repr(data)或str(data))。

服务端socket函数

服务端socket函数	描述
s.bind(address)	将套接字绑定到地址, 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址.
s.listen(backlog)	开始监听TCP传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()	接受TCP连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

客户端socket函数

客户端socket函数	描述
s.connect(address)	连接到address处的套接字。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex(adddress)	功能与connect(address)相同，但是成功返回0，失败返回errno的值。

公共socket函数

公共socket函数	描述
s.recv(bufsize[,flag])	接受TCP套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send(string[,flag])	发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall(string[,flag])	完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvfrom(bufsize[.flag])	接受UDP套接字的数据。与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto(string[,flag],address)	发送UDP数据。将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close()	关闭套接字。
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)	设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件

3、TCP Socket

TCP Socket通信流程图：
        

下面就是使用python语言，编写服务器端的例子：

# coding: utf-8
#  服务器端代码
import socket

print '我是服务端！'
HOST = ''                 
PORT = 50007              
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 创建TCP socket对象
s.bind((HOST, PORT))  # 绑定地址
s.listen(1)  # 监听TCP，1代表：操作系统可以挂起(未处理请求时等待状态)的最大连接数量。该值至少为1
conn, addr = s.accept()  # 开始被动接受TCP客户端的连接。
print '连接的地址', repr(addr)
while 1:
    data = conn.recv(1024)  # 接受TCP数据，1024表示缓冲区的大小
    if not data: break
    print '接收到:', repr(data)
    conn.sendall(data)  # 把从客户端接收来的数据完整的，发送给客户端
conn.close()  

现在服务器端的TCP socket已经开始监听：50007端口，等待客户端的连接。接下来就是写客户端的socket，让这两个soket连接起来，产生通信。

# coding: utf-8
import socket

print '我是客户端！'
HOST = 'localhost'    # 服务器的ip
PORT = 50007              # 需要连接的服务器的端口
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
print "发送'hello world'"
s.sendall('Hello, world')  # 发送‘Hello，world’给服务器
data = s.recv(1024)
s.close()
print '接收到', repr(data)  # 打印从服务器接收回来的数据

让他们跑起来：

1. python server.py，先运行服务器端的代码
2. 再开一个终端，python client.py，运行客户端的代码
3. 结果如下：
   

4、UDP Socket

UDP是无连接，同时发送的是报文，所以和TCP Socket有一些不一样的地方，参照下面socket的方法和属性表，修改上面的代码就可以了。