socket网络编程
一.客户端/服务器架构
C/S架构，包括
1.硬件C/S架构（打印机）
2.软件C/S架构（Web服务）
最常用的软件服务器就是Web服务器，一台机器里放了一些网页或Web应用程序，然后启动服务，这样的服务器的任务就是接受客户的请求，把网页发给客户，然后等待下一个客户请求，这些服务启动后的目标就是"永远运行下去",虽然他们不可能实现这样的目标，但只要没有关机或硬件出错等外力干扰，他们就会运行非常长的一段时间。
二.osi七层。
须知一个完整的计算机系统是由硬件，操作系统，应用软件三者组成，具备了这三个条件，一台计算机就可以跟自己玩了，比如打个单机游戏，什么的
如果你需要跟别人一起玩，那你就需要上网了，，互联网的核心就是有一个个协议组成，协议就是标准，全世界人通信的标准是英语，如果把计算机比作人，互联网就是计算机界的英语，所有的计算机都学会了互联网协议，那么所有的计算机都可以按照统一的标准去收发信息，从而完成通信了，人们把按照不同分工把互联网协议从逻辑上划分了层级，
osi各层功能：
1.物理层（Physical Layer）
物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。它主要关心的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流，物理链路可能是铜线、卫星、微波或其他的通讯媒介。它关心的问题有：多少伏电压代表1？多少伏电压代表0？时钟速率是多少？采用全双工还是半双工传输？总的来说物理层关心的是链路的机械、电气、功能和规程特性。
2.数据链路层（Data Link Layer）
socket层
四。socker是什么。
socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，他是一组接口，在设计模式中，socket其实就是一个门面模式，他把复杂的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
也有人减socket说成是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地址就配置到网卡上的，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。
五.套接字发展史及分类。
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,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)
六.套接字工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理
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)
服务断套接字函数
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，出错时返回错误码，而不是抛出异常
公用用途的套接字函数
s.recv() 接收TCP数据
s.send() 发送TCP数据（send在待发送数据量大于己断缓存区剩余空间时，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() 设置阻塞套接字操作的超时时间
s.getimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间
面向文件的套接字的函数
s.filleon() 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
七 基于TCP的套接字
TCP服务端
import socket
# socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,protocal=0)
# tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 创建服务器的套接字
phone.bind(('192.168.12.37',8080)) # 绑定自己的ip地址，把地址绑定到套接字
phone.listen(5) # 监听，可以有几个等待的连接 监听连接
print('--------------')
conn,addr = phone.accept() # 等待连接
msg = conn.recv(1024) # 接收消息
print('客户端发来的消息是：',msg)
conn.send(msg.upper()) # 给客户端发送消息
conn.close() # 关闭客户端套接字
phone.close() # 关闭服务器套接字（可选）
TCP客户端
import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 创建客户套接字
phone.connect(('192.168.12.56',8000)) # 尝试连接服务器
phone.send('hellolaiying'.encode('utf-8')) # 发消息
data = phone.recv(1024)
print('收到服务端发来的消息：',data)
phone.close() # 关闭客户套接字
上述流程的问题是，服务端只能接受一次连接，然后就彻底关闭掉了，实际情况应该是，服务端不断接收连接，然后循环通信，通信完毕后只关闭连接，服务器能够继续接收下一次连接，下面是修订版
import socket
ip_port=('127.0.0.1',8081)#电话卡
BUFSIZE=1024
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 while True: #新增接收链接循环,可以不停的接电话
conn,addr=s.accept() #手机接电话
# print(conn)
# print(addr)
print('接到来自%s的电话' %addr[0])
while True: #新增通信循环,可以不断的通信,收发消息
msg=conn.recv(BUFSIZE) #听消息,听话 # if len(msg) == 0:break #如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生 print(msg,type(msg)) conn.send(msg.upper()) #发消息,说话 conn.close() #挂电话 s.close() #手机关机 服务端改进版
import socket
ip_port=('127.0.0.1',8081)
BUFSIZE=1024
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) s.connect_ex(ip_port) #拨电话 while True: #新增通信循环,客户端可以不断发收消息
msg=input('>>: ').strip()
if len(msg) == 0:continue
s.send(msg.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 客户端改进版
问题：
如果在重启服务端时可能会遇到
这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址（在tcp三次握手，四次挥手，syn洪水攻击，服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法）
解决方法一：
#加入一条socket配置，重用ip和端口 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
解决方法二：
发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接，通过调整linux内核参数解决，
vi /etc/sysctl.conf 编辑文件，加入以下内容：
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量SYN攻击，默认为0，表示关闭； net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭； net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默认为0，表示关闭。 net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间 方法二
八.基于UDP的套接字
udp服务端
ss = socket() # 创建一个服务器的套接字
ss.bind() # 绑定服务器套接字
while True:
cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话（接收与发送） ss.close() # 关闭服务器套接字
udp客户端
cs = socket() # 创建客户端套接字
while True:
cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话（发送/接收）
cs.close() # 关闭客户端套接字
udp套接字简单示例
# 服务端
from socket import *
ip_prot = ('127.0.0.1',8080)
buffsize = 1024 # 缓冲区接收的大小
udp_sever = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
udp_sever.bind(ip_prot)
while True:
msg,addr = udp_sever.recvfrom(buffsize)
print('',msg) # 客户端发送过来的数据
print('',addr) # 客户端的ip地址，端口 udp_sever.sendto(msg.upper(),addr)
udp_sever.close()
# #########客户端
from socket import *
ip_port = ("127.0.0.1",8080) # 服务端的地址
buff_size = 1024 # 缓冲区大小
udp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # 创建udp套接字
while True:
msg = input(">>>").strip()
if not msg: # 当用户输入为空就跳出当前循环，继续下一次循环
continue
udp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),ip_port)
back_msg,addr = udp_client.recvfrom(buff_size) # 一次接收数据的大小
print(back_msg.decode("utf-8"),addr) udp_client.close()
QQ聊天（由于udp是不可靠传输，无连接，所以可以使用多个客户端去跟服务端通信）
# ########服务端
from socket import *
ip_prot = ('127.0.0.1',8080)
buffsize = 1024 # 缓冲区接收的大小
udp_sever = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
udp_sever.bind(ip_prot)
while True:
msg,addr = udp_sever.recvfrom(buffsize)
print("来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m" %(addr[0],addr[1],msg.decode("utf-8")))
back_msg = input("服务端回复的消息是:").strip()
udp_sever.sendto(back_msg.encode("utf-8"),addr)
udp_sever.close()
#########客户端一
from socket import *
ip_port = ("127.0.0.1",8080) # 服务端的地址
buff_size = 1024 # 缓冲区大小
udp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # 创建udp套接字
qq_name_dic = {
"二小姐":(ip_port),
"小妹":(ip_port),
"帅帅":(ip_port)
}
for i in qq_name_dic:
print(i)
while True:
qq_name = input("请选择聊天对象:").strip()
while True:
msg = input("请输入消息,回车发送:").strip()
if msg == "quit":
break
if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:
continue
udp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),qq_name_dic[qq_name])
back_msg,addr = udp_client.recvfrom(buff_size)
print("来自[%s:%s]的一条信息:\033[1;44m%s\033[0m" %(addr[0],addr[1],back_msg.decode("utf-8"))) udp_client.close()
########客户端二
from socket import *
ip_port = ("127.0.0.1",8080) # 服务端的地址
buff_size = 1024 # 缓冲区大小
udp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # 创建udp套接字
qq_name_dic = {
"二小姐":(ip_port),
"小妹":(ip_port),
"帅帅":(ip_port)
}
for i in qq_name_dic:
print(i)
while True:
qq_name = input("请选择聊天对象:").strip()
while True:
msg = input("请输入消息,回车发送:").strip()
if msg == "quit":
break
if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:
continue
udp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),qq_name_dic[qq_name])
back_msg,addr = udp_client.recvfrom(buff_size)
print("来自[%s:%s]的一条信息:\033[1;44m%s\033[0m" %(addr[0],addr[1],back_msg.decode("utf-8"))) udp_client.close()
服务端运行结果
客户端一
客户端二
时间服务器
# ########服务端
from socket import *
import time
ip_port = ("127.0.0.1",8080)
buffsize = 1024
ntp_server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
ntp_server.bind(ip_port)
while True:
msg,addr = ntp_server.recvfrom(buffsize)
print("29===",msg)
if not msg:
time_fmt = "%Y-%m-%d %X"
else:
time_fmt = msg.decode("utf-8")
back_msg = time.strftime(time_fmt)
ntp_server.sendto(back_msg.encode("utf-8"),addr)
ntp_server.close()
ntp客户端
# ######ntp客户端
from socket import *
ip_port = ("127.0.0.1",8080)
buffsize = 1024
ntp_client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
while True:
msg = input("请输入时间格式(例%Y %m %d)>>>").strip()
ntp_client.sendto(msg.encode("utf-8"),ip_port)
data,addr = ntp_client.recvfrom(buffsize)
print(data.decode("utf-8"))
ntp_client.close()
九.recv和recvfrom的区别
收发消息的原理须知，发消息：都是将数据发送到已端的发送缓冲中，收消息都是缓冲区中收
tcp:send发消息，recv收消息。
udp:sendto发消息，recvfrom收消息。
1.TCP协议：
(1):如果收消息缓冲区里的数据为空，那么recv就会阻塞.
(2):TCP基于可靠连接通信，然后一端断开了连接，那么另外一端的连接也会被迫中断，recv将不会阻塞，收到的是空。
十.沾包现象
我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序
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