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Python基础第24天
第五模块：网络编程
一：C/S架构
即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)
二：socket和互联网协议
1.首先：本节课程的目标就是教会你如何基于socket编程，来开发一款自己的C/S架构软件
2.其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的
3.然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，你想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准。
TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，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。
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() 接收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
三：例子
1：基于tcp套接字
from socket import * ip_port=(‘127.0.0.1‘,8086) back_log=5 buffer_size=1024 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_server.bind(ip_port) tcp_server.listen(back_log) print(‘服务端开始运作‘) while True: #接收多个人的链接 conn,addr=tcp_server.accept() print(‘双向连接是‘,conn) print(‘客户端地址‘,addr) while True: #跟一个人循环连接 try: data=conn.recv(buffer_size) print(‘客户端发来的消息是‘,data.decode(‘utf_8‘)) conn.send(data.upper()) except Exception: break conn.close() tcp_server.close()
from socket import * ip_port=(‘127.0.0.1‘,8086) back_log=5 buffer_size=1024 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_client.connect(ip_port) while True: msg=input(‘》》》:‘).strip() tcp_client.send(‘hello‘.encode(‘utf-8‘)) print(‘客户端已经发送消息‘) data=tcp_client.recv(buffer_size) print(‘客户端发来的消息是‘,data.decode(‘utf_8‘))
2:基于udp套接字
from socket import * ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) buffer_size=1024 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报 udp_server.bind(ip_port) while True: data,addr=udp_server.recvfrom(buffer_size) #接收元祖的形式 print(data) udp_server.sendto(data.upper(),addr)
from socket import * ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) buffer_size=1024 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报 while True: msg=input(‘>>>: ‘).strip udp_client.sendto(msg.encode(‘utf-8‘),ip_port) data,addr=udp_client.recvfrom(buffer_size) print(data.decode(‘utf-8‘))
3:ntp
from socket import * import time ip_port=(‘127.0.0.1‘,8087) buffer_size=1024 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报 udp_server.bind(ip_port) while True: data,addr=udp_server.recvfrom(buffer_size) #接收元祖的形式 print(data) if not data: fmt=‘%Y-%m-%d %X‘ else: fmt=data.decode(‘utf-8‘) back_time=time.strftime(fmt) udp_server.sendto(back_time.encode(‘utf-8‘),addr)
from socket import * ip_port=(‘127.0.0.1‘,8087) buffer_size=1024 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #数据报 while True: msg=input(‘>>>:‘).strip udp_client.sendto(msg.encode(‘utf-8‘),ip_port) data,addr=udp_client.recvfrom(buffer_size) print(data.decode(‘utf-8‘))
四：recv与recvfrom的区别
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基于链接通信，如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞，收到的是空
2.udp协议
（1）如果如果收消息缓冲区里的数据为“空”，recvfrom不会阻塞
（2）recvfrom收的数据小于sendinto发送的数据时，数据丢失
（3）只有sendinto发送数据没有recvfrom收数据，数据丢失
tcp/udp总结：
1.udp的sendinto不用管是否有一个正在运行的服务端，可以己端一个劲的发消息
2.udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对一个一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠.
3.tcp的协议数据不会丢，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。
五：粘包 须知：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包
粘包原因：发送端一K一k地发送数据，而接收端不确定收多少数据，TCP是面向流的协议，出现粘包
而UDP是面向消息的协议，无链接。接收端的套接字缓冲区采用链式结构来记录每一个到达的UDP包
TCP基于流，收发的消息不能为空，而 UDP是基于数据报的，即便是空格也不是空消息
两种情况下会发生粘包。
1、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，数据了很小，会合到一起，产生粘包）。
2、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）
粘包解决：
①：low方式
import socket,subprocess ip_port=(‘127.0.0.1‘,8080) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) s.bind(ip_port) s.listen(5) while True: conn,addr=s.accept() print(‘客户端‘,addr) while True: msg=conn.recv(1024) if not msg:break res=subprocess.Popen(msg.decode(‘utf-8‘),shell=True, stdin=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE) err=res.stderr.read() if err: ret=err else: ret=res.stdout.read() data_length=len(ret) conn.send(str(data_length).encode(‘utf-8‘)) data=conn.recv(1024).decode(‘utf-8‘) if data =http://www.mamicode.com/= ‘recv_ready‘: conn.sendall(ret) conn.close()
import socket,time s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex((‘127.0.0.1‘,8080)) while True: msg=input(‘>>: ‘).strip() if len(msg) == 0:continue if msg == ‘quit‘:break s.send(msg.encode(‘utf-8‘)) length=int(s.recv(1024).decode(‘utf-8‘)) s.send(‘recv_ready‘.encode(‘utf-8‘)) send_size=0 recv_size=0 data=b‘‘ while recv_size < length: data+=s.recv(1024) recv_size+=len(data) print(data.decode(‘utf-8‘))
②：new方法
#socket_server_tcp from socket import * import subprocess import struct ip_port=(‘222.28.46.49‘,8087) back_log=5 buffer_size=1024 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_server.bind(ip_port) tcp_server.listen(back_log) while True: conn,addr=tcp_server.accept() print(‘新的客户端连接‘,addr) while True: try: cmd=conn.recv(buffer_size) print(‘收到客户端的命令‘,cmd) res=subprocess.Popen(cmd.decode(‘utf-8‘),shell=True, stderr=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE) err=res.stderr.read() if err: cmd_res=err else: cmd_res=res.stdout.read() if not cmd_res: cmd_res=‘执行成功‘.encode(‘gbk‘) length=len(cmd_res) # conn.send(str(length)).encode(‘utf-8‘) # client_read=conn.recv(buffer_size) # if client_read == b‘read‘: data_length=struct.pack(‘i‘,length) conn.send(data_length) conn.send(cmd_res) except Exception as e: print(e) break conn.close()
#socket_client_tcp from socket import * from functools import partial import struct ip_port=(‘222.28.46.49‘,8087) back_log=5 buffer_size=1024 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_client.connect(ip_port) while True: cmd=input(‘>>>:‘).strip() if not cmd:continue if cmd == ‘quit‘:break tcp_client.send(cmd.encode(‘utf-8‘)) #解决low粘包 # length=tcp_client.recv(buffer_size) # tcp_client.send(b‘ready‘) # # length=int(length.decode(‘utf-8‘)) # recv_size=0 # recv_msg=b‘‘ # while recv_size < length: # recv_msg+=tcp_client.recv(buffer_size) # recv_size=len(recv_msg) #new------------ length_data=http://www.mamicode.com/tcp_client.recv(4) length=struct.unpack(‘i‘,length_data)[0] recv_msg=‘‘.join(iter(partial(tcp_client.recv,buffer_size),b‘‘)) print(‘命令的执行结果是‘,recv_msg.decode(‘gbk‘)) tcp_client.close()
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