python----socket通信

一、网络通信的要素

1、ip地址

                   (1) 用来标识网络上一台独立的主机

                   (2) IP地址 = 网络地址 + 主机地址（网络号：用于识别主机所在的网络/网段。主机号：用于识别该网络中的主机）

                   (3) 特殊的IP地址：127.0.0.1（本地回环地址、保留地址，点分十进制）可用于简单的测试网卡是否故障。表示本机。

2、端口号

                   (1) 用于标识进程的逻辑地址。不同的进程都有不同的端口标识。

                   (2) 端口：要将数据发送到对方指定的应用程序上，为了标识这些应用程序，所以给这些网络应用程序都用数字进行标识。为了方便称呼这些数字，则将这些数字称为端口。（此端口是一个逻辑端口）

3、 传输协议

                   通讯的规则。例如：TCP、UDP协议（好比两个人得用同一种语言进行交流）

①、UDP：User Datagram Protocol用户数据报协议

特点：

• 面向无连接：传输数据之前源端和目的端不需要建立连接。
• 每个数据报的大小都限制在64K（8个字节）以内。
• 面向报文的不可靠协议。（即：发送出去的数据不一定会接收得到）
• 传输速率快，效率高。
• 现实生活实例：邮局寄件、实时在线聊天、视频会议…等。

 ②、TCP：Transmission Control Protocol传输控制协议

 特点：

• 面向连接：传输数据之前需要建立连接。
• 在连接过程中进行大量数据传输。
• 通过“三次握手”的方式完成连接，是安全可靠协议。
• 传输速度慢，效率低。

注意：在TCP/IP协议中，TCP协议通过三次握手建立一个可靠的连接

二、网络通讯概念

1、网络通信的步骤

   确定对端IP地址→ 确定应用程序端口 → 确定通讯协议

     总结：网络通讯的过程其实就是一个（源端）不断封装数据包和（目的端）不断拆数据包的过程。

     简单来说就是：发送方利用应用软件将上层应用程序产生的数据前后加上相应的层标识不断的往下层传输（封包过程），最终到达物理层通过看得见摸得着的物理层设备，例如：网线、光纤…等将数据包传输到数据接收方，然后接收方则通过完全相反的操作不断的读取和去除每一层的标识信息（拆包过程），最终将数据传递到最高层的指定的应用程序端口，并进行处理。

2、网络通信协议

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）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，

从字面意思来看TCP/IP是TCP和IP协议的合称，但实际上TCP/IP协议是指因特网整个TCP/IP协议族。不同于ISO模型的七个分层，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

3、socket通信

          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，我们经常把socket翻译为套接字，socket是在应用层和传输层(TCP/IP协议族通信)之间的一个抽象层，是一组接口，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。

           应用程序两端通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。可以把socket理解为通信的把手（hand）

           socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件哲学的思想下，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的英文原义是“插槽”或“插座”，就像我们家里座机一样，如果没有网线的那个插口，电话是无法通信的。Socket是实现TCP，UDP协议的接口，便于使用TCP,UDP。

 

三、socket编程

1、socket相关函数参数

sk.bind(address)

　　#s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　#开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。

#backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5
#这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

　　#是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。

sk.accept()

　　#接受连接并返回（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。

　　#接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来

sk.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。

sk.connect_ex(address)

　　#同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061

sk.close()

　　#关闭套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

　　#接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

　　#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。

sk.send(string[,flag])

　　#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。即：可能未将指定内容全部发送。

sk.sendall(string[,flag])

　　#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。

#内部通过递归调用send，将所有内容发送出去。

sk.sendto(string[,flag],address)

　　#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。该函数主要用于UDP协议。

sk.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 client 连接最多等待5s ）

sk.getpeername()

　　#返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

sk.getsockname()

　　#返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

sk.fileno()

　　#套接字的文件描述符

2、scket的简单应用

server端

import socket

sk = socket.socket()   #创建socket对象
address = ('127.0.0.1',8000)      #server本身的地址
sk.bind(address)     #将ip地址与socket对象绑定
sk.listen(3)      #设置排队数量上限为3

cnn,addr = sk.accept()    #接收client端的请求
cnn.send(bytes('你好','utf8'))     #发送数据

client端

import socket

sk = socket.socket() #创建socket对象
address = ('127.0.0.1',8000)   #设置对面server端的地址与端口号
sk.connect(address)    #与server端保持联系
date = sk.recv(1000)    #接收server传过来的信息
print(str(date,'utf8'))

 3、不间断聊天

server端保持打开状态

import socket

sk = socket.socket()   #创建socket对象
address = ('127.0.0.1',8000)      #server本身的地址
sk.bind(address)     #将ip地址与socket对象绑定
sk.listen(3)      #设置排队数量上限为3
print("waiting...")
# cnn,addr = sk.accept()    #接收client端的请求
# cnn.send(bytes('你好','utf8'))     #发送数据

while True:
    cnn,addr = sk.accept()
    print(addr)
    while 1:
        try:
            date = cnn.recv(1024)
            # print('接收到来自客户端的信息')
        except Exception:
            break
        if not date:break
        print(str(date,'utf8'))
        inp =  input('>>>')

        inp = bytes(inp,'utf8')
        cnn.send(inp)

    cnn.close()

client端

import socket

sk = socket.socket() #创建socket对象
address = ('127.0.0.1',8000)   #设置对面server端的地址与端口号
sk.connect(address)    #与server端保持联系
# date = sk.recv(1000)    #接收server传过来的信息
# print(str(date,'utf8'))

while True:
    inp = input('>>>')
    if inp == 'exit':
        break
    inp = bytes(inp,'utf8')
    sk.send(inp)
    date = str(sk.recv(1024),'utf8')
    print(date)

sk.close()

 4、远程执行命令

server端

while True:
    cnn,addr = sk.accept()
    print(addr)
    while 1:
        try:
            date = cnn.recv(1024)
            print('接收到来自客户端的信息')
        except Exception:
            break
        if not date:break
        print(str(date,'utf8'))
        #创建一个Pope对象

        a = subprocess.Popen(str(date,'utf8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE)

        cmd_result = a.stdout.read()
        cnn.sendall(cmd_result)

    cnn.close()

client端

while True:
    inp = input('>>>')
    if inp == 'exit':
        break
    inp = bytes(inp,'utf8')
    sk.send(inp)
    recv = sk.recv(1024)
    print(str(recv,'gbk'))

 5、上传文件

server端

#接收文件
BAR_PATH = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))

while True:
    cnn,addr = sk.accept()    #接收client端的请求
    while True:
        data = cnn.recv(1024)   #接收文件名以及文件大小
        file_accept = str(data,'utf8')    #转换为字符串类型
        cmd,file_name,file_size = file_accept.split('|')
        file_size = int(file_size)   #定义文件大小

        path = os.path.join(BAR_PATH,file_name)  #将要储存的路径与文件名合并

        f = open(path,'wb')  #打开新建的文件

        have_recived = 0  #初始化已接收的文件大小
        while have_recived!=file_size:   #循环接收文件
            data = cnn.recv(1024)
            f.write(data)
            have_recived+=len(data)

        f.close()

client端

#发送文件
while True:
    inp = input("请输入上传的文件名"
                ">>>>>(post|文件名)").strip()   #去掉输入命令的空格符
    cmd,path = inp.split('|')    #获得文件名

    path = os.path.join(Base_file,path)    #合并路径，得到该文件的绝对路径

    #首先上传文件名以及文件大小
    file_name = os.path.basename(path)

    file_size = os.stat(path).st_size    #获得文件的大小

    file_inform = 'post|%s|%s'%(file_name,file_size)    #将文件名以及文件大小打包
    sk.sendall(bytes(file_inform,'utf8'))

    #上传文件
    f = open(path,'rb')   #打开要传送的文件

    have_sent = 0     #初始化已发送文件大小
    while have_sent!= file_size:     #进入循环，传送文件
        data = f.read(1024)
        sk.send(data)
        have_sent += len(data)
        print('上传成功')
    f.close()

 6、socketserver

SocketServer模块简化了编写网络服务程序的任务。同时SocketServer模块也是Python标准库中很多服务器框架的基础。

socketserver模块可以简化网络服务器的编写，Python把网络服务抽象成两个主要的类，一个是Server类，用于处理连接相关的网络操作，另外一个则是RequestHandler类，用于处理数据相关的操作。并且提供两个MixIn 类，用于扩展 Server，实现多进程或多线程

创建socketserver的步骤：

1、首先，必须通过继承BaseRequestHandler类并重写其handle（）方法来创建请求处理程序类; 此方法将处理传入的请求。
2、其次，必须实例化其中一个服务器类，并将服务器的地址和 request handler类传递给它。
3、然后调用服务器对象的handle_request（）orserve_forever（）方法来处理一个或多个请求。
4、最后，调用server_close（）来关闭套接字。