Python 学习笔记（七）socket

1.网络七层模型及主要协议

2.TCP的“三次握手”和四次挥手

三次握手

Step1：首先客户端向服务器端发送一段TCP报文;

Step 2：服务器端接收到来自客户端的TCP报文之后，结束LISTEN阶段,并返回一段TCP报文;

Step 3：客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的TCP报文之后，明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的，结束SYN-SENT阶段，并返回最后一段TCP报文。

此后客户端和服务器端进行正常的数据传输。

四次挥手

Step 1：首先客户端想要释放连接，向服务器端发送一段TCP报文;

Step 2：服务器端接收到从客户端发出的TCP报文之后，确认了客户端想要释放连接，随后服务器端结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段（半关闭状态）并返回一段TCP报文；

Step 3：服务器端自从发出ACK确认报文之后，经过CLOSED-WAIT阶段，做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备，再次向客户端发出一段TCP报文；

Step 4：客户端收到从服务器端发出的TCP报文，确认了服务器端已做好释放连接的准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向服务器端发送一段报文。

服务器端收到从客户端发出的TCP报文之后结束LAST-ACK阶段，进入CLOSED阶段。由此正式确认关闭服务器端到客户端方向上的连接。

3.socket

socket（简称 套接字）是进程间通信的一种方式，它与其它进程间通信的一个主要不同是:socket 可以实现不同机器间的进程通信。

下面是简单的Case,帮助理解。

 客户端

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM

##表示创建一个客户端的socket

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##SOCK_STREAM --表示TCP； SOCK_DGRAM--表示UDP；

##定义一个连接的目标

con_address = ('IP地址',端口号)

##告诉客户端要连接的服务器的地址和端口号

client.connect(con_address)

##发送data

client.send('python学习笔记'.encode('utf-8'))

##关闭
socket.close()

 服务端，创建socket服务器

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
##创建一个socket对象
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

##绑定端口号
server.bind('',端口号) ##第一个参数为空字符串时，表示本机的IP

##开启监听状态
server.listen(5)  ###参数为整型，表示消息可堆积的数量。

while true:
  socket, addr_info = server.accept() ##阻塞的，表示没有连接的时候，一直等待。返回值为socket 和 addr_info。wait for an incoming connection. Return a new socket representing the connection, and the address of the client. For IP sockets ,the address info is a pair (hostaddr,port).
  
  ##打印下
  print(socket, addr_info)
  
  ##读取接受到的信息
  recv_data = socket.recv(512).decode('utf-8')  ##512是我们定义的bufsize.这个方法返回的是bytes。
  print('{}发送过来的消息是:{}' .format(addr_info[0] , recv_data))

  ##关闭
  socket.close()

4.客户端+服务器 交互通信（单信息交叉）

客户端

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM

##表示创建一个客户端的socket

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##SOCK_STREAM --表示TCP； SOCK_DGRAM--表示UDP；

##定义一个连接的目标

con_address = ('IP地址',端口号)

##告诉客户端要连接的服务器的地址和端口号

client.connect(con_address)
while True:
  msg = input('客户端输入:')
  client.send(msg.encode('utf-8'))
  if msg == 'byebye':
    break
  ##接受服务器端的msg
  recv_data = socket.recv(512).decode('utf-8')  ##512是我们定义的bufsize.这个方法返回的是bytes。
  print('服务器端发送过来的消息是:{}' .format(recv_data))
  if recv_data == 'byebye':
    break
##关闭
socket.close()

服务端

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
##创建一个socket对象
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

##绑定端口号
server.bind('',端口号) ##第一个参数为空字符串时，表示本机的IP

##开启监听状态
server.listen(5)  ###参数为整型，表示消息可堆积的数量。

while True:
  socket, addr_info = server.accept() ##阻塞的，
  while True: ###保证可以对多个客户端，不能因为一个客户端，关闭所有。
    ##读取接受到的信息
    recv_data = socket.recv(512).decode('utf-8')  
    print('客户端发送过来的消息是:{}' .format(recv_data))
    if recv_data == 'byebye':  ##如果客户端说byebye,就退出
      break
    msg = input('服务器端输入:')
    socket.send(msg.encode('utf-8'))
    if msg == 'byebye' : ##如果我们说了byebye,退出
      break  
  ##关闭
  socket.close()
  print(addr_info,'离开了!')

5.借助线程，一方可以发送多个消息

即客户端与服务端之间的通信不必要限制为一来一回，一问一答

服务端

##服务器端，创建socket服务器

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
from threading import Thread
##创建一个socket对象
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

##绑定端口号
server.bind('',端口号)##第一个参数为空字符串时，表示本机的IP

##开启监听状态
server.listen(5)  ###参数为整型，表示消息可堆积的数量

##任务
def send_msg(socket)
  while True:
    msg = input('输入要发送的消息:')
    socket.send(msg.encode('utf-8'))

def recv_msg(socket)
  while Ture:##可以持续收消息
    data=socket.recv(512).decode('utf-8')
    if len(data)==0:
      break
    print('收到客户端的消息是'，data)

while True:
  socket, addr_info = server.accept() ##阻塞的
  t_send = Thread(target=send_msg, args=(socket,))
  t_recv = Thread(target=recv_msg, args=(socket,))
  t_send.start()
  t_recv.start()

客户端

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
from threading import Thread
##表示创建一个客户端的socket

client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##SOCK_STREAM --表示TCP； SOCK_DGRAM--表示UDP；

##定义一个连接的目标

con_address = ('IP地址',端口号)

##告诉客户端要连接的服务器的地址和端口号

client.connect(con_address)


##任务
def send_msg(socket)
  while True:
    msg = input('输入要发送的消息:')
    socket.send(msg.encode('utf-8'))

def recv_msg(socket)
  while Ture:##可以持续收消息
    data=socket.recv(512).decode('utf-8')
    if len(data)==0:
      break
    print('收到服务器端的消息是'，data)


t_send = Thread(target=send_msg, args=(client,))
t_recv = Thread(target=recv_msg, args=(client,))
t_send.start()
t_recv.start()

 6.web客户端访问

不写专门的客户端，借助web进行访问，并且支持多个web同时访问（通过协程实现）。

web Server 的代码（服务端）

'''
cilent:浏览器客户端
浏览器发出请求（request），Server端返回响应（response）。
request 包含:request 行（里面有请求方法--get,协议--HTTP/1.1）、请求头【键值对】、请求体（POST请求时的数据）。
response 包含:response 行（里面有协议--HTTP/1.1，状态--例如200 ok）、响应头【键值对】、响应体（数据）。
'''


##服务器端，创建socket服务器
import gevent   ##导入协程的包
import gevent import monkey
##注意此时的socket 一定要来自gevent 的包,进行了继承和封装
##from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
from gevent import socket
from threading import Thread

monkey.patch_all()  

##创建一个socket对象
server = socket.socket()

##绑定端口号
server.bind('',端口号)---第一个参数为空字符串时，表示本机的IP

##开启监听状态
server.listen(5)  ###参数为整型，表示消息可堆积的数量

##处理客户端的访问
def handle_client(socket)
  recv_data = socket.recv(512).decode('utf-8')
  print(recv_data)

  ##每次访问返回的信息是
  
  msg ='欢迎来此访问！'
  ##格式化response,需要有响应行、响应头
  resp_line = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n' ##\r\n格式有换行要求
  resp_header = 'Content-Type:text/html\r\ncharset=utf-8\r\nServer:testServer\r\n' 

  resp=  resp_line + resp_header +'\r\n'+msg  ##拼凑完整的返回体。注意返回体结束结尾需是两个换行，添加一个

  socket.send(resp.encode('utf-8'))
  socket.colse() ##聊天结束

while True:
  socket, addr_info = server.accept()  
  print(addr_info,'请求访问！')
  gevent.spawn(handle_cilent,socket)

 7.socket 常用函数和方法的梳理

类型	函数或方法	解释
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(	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()	置阻塞套接字操作的超时时间
	s.gettimeout()	获取阻塞套接字操作的超时时间
面向文件的套接字方法	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

参考

1.TCP/IP协议（一）网络基础知识 网络七层协议

https://www.cnblogs.com/wanghuaijun/p/10092930.html

2.计算机各层网络协议 

https://www.cnblogs.com/weiliuyby/p/8030175.html

3.Python3之socket编程

https://www.cnblogs.com/zhangyingai/p/7097922.html

4.详解 TCP 连接的“ 三次握手 ”与“ 四次挥手 ”

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654225744653405133&wfr=spider&for=pc