Python网络练习题

练习题

什么是C/S架构？

  C/S架构客户端、服务端架构，C/S端软件主要有网络游戏，QQ等

互联网协议是什么？分别介绍五层协议中每一层的功能？

  互联网协议：计算机之间的通信标准
  物理层：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0。原始比特流在物理介质上的传输。
  数据链路层：定义电信号的分组方式，两台主机通过MAC地址进行通信。
  网络层：引入IP地址区分不同的广播/子网,选择正确的路由找到目标主机。
  传输层：建立端口到端口的通信，TCP，UDP。
  应用层：供操作系统或应用进行网络通信的标准接口（FTP，HTTP，TELNET）

基于tcp协议通信，为何建立链接需要三次握手，而断开链接却需要四次挥手

  因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四次挥手.

为何基于tcp协议的通信比基于udp协议的通信更可靠？

  TCP协议的通信是面向连接的协议，只要不得到确认，就重新发送数据报，直到得到对方的确认为止。
  UDP协议的通信它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去。

‍流式协议指的是什么协议，数据报协议指的是什么协议？
```
  流式协议指TCP
  数据报协议指UDP
  
```

什么是socket？简述基于tcp协议的套接字通信流程

  socket是应用层与TCP/IP协议通信的中间软件抽象层，它是一组接口。它把复杂的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。
  所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

什么是粘包？ socket 中造成粘包的原因是什么？哪些情况会发生粘包现象？

  TCP协议是面向流的协议，客户端把多个数据包合并在一起发送到服务端，就产生了粘包。
  由于接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
  只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包
  
  客户端粘包：
  发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据量很小，TCP优化算法会当做一个包发出去，产生粘包）
  
  服务端粘包：
  接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）

基于socket开发一个聊天程序，实现两端互相发送和接收消息

server.py

import socket

IP_PORT = ('127.0.0.1', 9999)

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sock_server.bind(IP_PORT)

sock_server.listen(5)

print("start ……")

while True:

    conn, addr = sock_server.accept()  # 阻塞直到有连接为止

    print('connect by ', addr)

    while True:

        try:

            data = conn.recv(1024)  # 收到数据

            if not data:

                break

            print('server 收到的数据 ', data.decode())

            response = input(" input server msg >>> ").strip()

            conn.send(response.encode())

            print("send to data:", response)

        except ConnectionResetError:  # 适用于windows操作系统,防止客户端断开连接后死循环

            break

    conn.close()

sock_server.close()

-----------------------------------------------------------------------

client.py

import socket

client_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

IP_PORT = ('127.0.0.1', 9999)

client_sock.connect(IP_PORT)

while True:

    msg = input(" input client msg >>> ").strip()

    if not msg:

        continue

    client_sock.send(msg.encode())  # 发送用户输入的数据,必须是bytes模式

    recv_data = client_sock.recv(1024)

    print('client recvive data ', recv_data.decode())  # 收到服务器的响应后

9. 基于tcp socket，开发简单的远程命令执行程序，允许用户执行命令，并返回结果

server:

import socket

import subprocess

import struct

import json

def cmd_exec(cmd):

    """

    执行shell命令

    :param cmd:

    :return:

    """

    p = subprocess.Popen(cmd, shell=True,

                         stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)

    stdout, stderr = p.communicate()

    if p.returncode != 0:

        return stderr

    return stdout

IP_PORT = ('127.0.0.1', 9999)

sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

sock_server.bind(IP_PORT)

sock_server.listen(5)

print("start ……")

while True:

    conn, addr = sock_server.accept()  # 阻塞直到有连接为止

    print('connect by ', addr)

    while True:

        try:

            data = conn.recv(1024)  # 收到数据

            if not data:

                break

            print('客户端的命令', data.decode('GBK'))

            res = cmd_exec(data.decode('GBK'))  # 执行cmd命令

            # 构造消息头，命令+结果长度，防止粘包

            header = {

                'cmd': data.decode('GBK'),

                'res_size': len(res)

            }

            header_json = json.dumps(header)

            header_bytes = header_json.encode('utf-8')

            header = struct.pack('i', len(header_bytes))

            #  第二步：把报头长度发送给客户端

            conn.send(header)

            #  第三步：把报头内容发送给客户端

            conn.send(header_bytes)

            # 第四步：再发送真实的数据

            conn.sendall(res)

        except ConnectionResetError:  # 适用于windows操作系统,防止客户端断开连接后死循环

            break

    conn.close()

sock_server.close()

--------------------------------------

client:

import socket

import struct

import json

client_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

IP_PORT = ('127.0.0.1', 9999)

client_sock.connect(IP_PORT)

while True:

    msg = input(" input client msg >>> ").strip()

    if not msg:

        continue

    client_sock.send(msg.encode('GBK'))  # 发送数据

    # 第一步：先收报头

    header = client_sock.recv(4)

    # 第二步：从报头中解析（header数据的长度）

    header_size = struct.unpack('i', header)[0]

    print('收到报头长度=', header_size)

    # 第三步：收到报头解析出对真实数据的描述信息

    header_json = client_sock.recv(header_size)

    header_dict = json.loads(header_json)

    print('收到报头内容=', header_dict)

    total_size = header_dict['res_size']

    # 第三步：接收真实的数据

    recv_size = 0

    recv_data = b''

    while recv_size < total_size:

        data = client_sock.recv(1024)

        recv_data += data

        recv_size += len(data)

        print('接收数据 =', recv_data.decode('gbk', 'ignore'))  # 如果设置为ignore，则会忽略非法字符；

client_sock.close()

10. 基于tcp协议编写简单FTP程序，实现上传、下载文件功能，并解决粘包问题

11. 基于udp协议编写程序，实现功能

执行指定的命令，让客户端可以查看服务端的时间
执行指定的命令，让客户端可以与服务的的时间同步

server：

from socket import *

import time

import struct

import json

server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

server.bind(('127.0.0.1', 8880))

while True:

    print("waiting for message ……")

    # 收到报头长度

    action_type, client = server.recvfrom(1024)

    print('recv {}'.format(action_type.decode()))

    if not action_type:

        print('connect is lost ……')

        break

    if action_type:

        print('start sent to server time ……')

        server_time = time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime())

        time.sleep(1)

        server.sendto(server_time.encode('utf-8'), client)

server.close()

--------------------------------------------------------

client：

from socket import *

import time

import json

import struct

def send_msg(client, action_type, **kwargs):

    """

     打包消息，发送到服务器

    :param action_type:

    :param kwargs:

    :return:

    """

    # 发送cmd

    print('发送auth报头内容:{}'.format(action_type))

    client.sendto(action_type.encode("utf-8"), ('127.0.0.1',8880))

if __name__ == '__main__':

    client = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

    while True:

        cmd = input("input cmd >> ").strip()

        if not cmd: continue

        send_msg(client, cmd)

        data, server = client.recvfrom(1024)

        if cmd =='gettime':

            print("server time is", data.decode())

            print("local clock is", time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime()))

        elif cmd == 'synctime':

            print("server time is {} start sync client clock ……".format(data.decode()))

            print("local clock is", data.decode())

        elif cmd == 'bye':

            break

        else:

            print('input cmd error')

    client.close()

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