python——socket编程

客户端/服务器架构
服务器就是一系列的硬件或软件，为一个或多个客户端提供所需的服务，它存在的唯一目的就是等待客户端的请求，并响应它们，然后等待更多的请求。
客户端/服务器网络编程
在服务器响应客户端请求之前，必须进行一些初步的设置流程来为之后的工作做准备。首先会创建一个通信端点，它能够使服务器监听请求。可以把服务器当作公司的前台，或者应答公司主线呼叫的总计接线员。一旦电话号码和设备安装成功且接线员到达时，服务就可以开始了。
客户端所做的就比较简单了，只是创建它的单一通信点，然后建立一个服务器的连接，然后客户端就可以发出请求，该请求包含任何必要的数据交换。一旦请求被服务器处理，且客户端收到结果或某种确认信息此次通信就会结束
套接字：通信端点
套接字是计算机网络数据结构，它体现了通信端点的概念，在任何类型的通信开始之前，网络应用程序必须创建套接字。可以比作电话插孔，内有它就无法进行通信。套接字类型分为：基于文件（进程间通信）和面象网络。
套接字地址：主机-端口对
如果一个套接字像一个电话插孔——允许通信的一些基础设施，那么主机名和端口号就像区号和电话号码的组合。除非知道端口号和地址，此外，事先说明
必须有其他人在另一端接听。有效端口号范围0～65535。如果在使用POSIX兼容的系统，那么可以在/etc/services文件中找到预留端口号的列表。

面向连接的套接字和无连接的套接字

不管采用哪种地址家族，都有两种不同风格的套接字连接。

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面向连接的套接字
面向连接的套接字，这意味着进行通信之前必须先建立连接。也称为虚拟电路或流套接字。
实现这种连接类型的主要协议是传输控制协议(TCP)，为了创建TCP套接字，必须使用SOCK_STREAM作为套接字类型，TCP套接字的名字SOCK_STREAM基于流套接字的其中一种表示。因为这些套接字的网络版本使用因特网协议(IP)来搜索网络中的主机，所以整个系统通常结合这两种协议（TCP和IP）来进行。
TCP的优点：可靠稳定，体现在TCP在传递数据之前会有三次握手来建立连接，而在数据传递时有确认、窗口、重传和拥塞控制机制，在数据传输完之后还会断开连接来节约系统资源。
TCP缺点：慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击。TCP在传输数据之前要先建立连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞机制会消耗大量的时间。因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些导致TCP容易被人利用。
TCP三次握手过程
1.主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标值位的数据段，向主机B请求建立连接，通过这个数据段主机A告诉主机B两件事情：我想要和你通信；你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我。
2.主机B收到主机A的请求之后，用一个带有确认应答（ACK）和同步序列号（SYN）标志位的数据段响应主机A，也告诉主机A两件事情：我已经收到你的请求了，你可以传输数据了；你要用哪个序列号作为起始数据段来回应我。
3.主机A收到这个数据段后，再发送一个确认应答，确认已收到主机B的数据段：“我以收到恢复，我现在要开始传输数据了“
SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才会被置1，握手完成之后被置0。
断开连接
断开连接要进行4次
A：数据传完了，可以停止了吗？
B：消息收到，但我还没有做好准备，请稍等！
B：好了，可以停止了
A：好的，过会没有消息我就关闭了。
1.当主机A完成数据传输之后，将控制位FIN置1，提出停止TCP连接的请求。
2.主机B受到FIN后对其作出响应，确认这一方向上的TCP连接将关闭，将ACK置1。
3.有B端再提出反方向的关闭请求，将FIN置1。
4.主机A对主机B的请求进行确认，将ACK置1，双方向的关闭结束。

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无连接的套接字（UDP）

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• UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当它想传送时就是简单地去抓取来自应用程序的数据，并可能尽快的扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受到应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接受端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读取一个消息。
• 由于不需要建立连接，所以不需要维护连接状态、收发状态等，所以一台服务机可以同时象多个客户端传输相同的消息。
• UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
• 吞吐量不受拥挤算法的调节，只受应用软件生成数据的速率传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
• UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表。
• UDP是面向报文的，发送方的UDP对应用程序交下来的报文再添加首部后就向下交付给IP层。即不拆分也不合并，而是保留这些报文的边界，所以应用程序需要选择合适的报文大小。

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socket模块

TCP通信
服务端

import socket
from time import ctime

HOST = '172.25.254.77'
PORT = 9777

# 1. 创建服务端的socket对象
serverSocket = socket.socket()
# 2. 绑定一个ip和端口， 客户端连接时的socket；
serverSocket.bind((HOST, PORT))
# 3. 一直监听是否有客户端连接
serverSocket.listen()
print("server is listening %d......." %(PORT))
# 4. 如果有客户端连接, 接收客户端的连接;
# serverSocket.accept会返回2个值, address指的是， 客户端的ip和端口;
clientSocket, address = serverSocket.accept()

# 5. 客户端和服务端进行通信;

data = clientSocket.recv(1024).decode('utf-8')
print("接收到客户端的消息:", data)


# 6. 给客户端回复消息
clientSocket.send(b'hello client')

# 7. 关闭socket对象, 一次通信完成;
serverSocket.close()
clientSocket.close()

客户端

import socket

HOST = '172.25.254.77'
PORT = 9777
# 1.
clientSocket = socket.socket()

# 2. 连接远程主机
clientSocket.connect((HOST, PORT))

# 3. 客户端， 服务端通信
# 给server主机发送消息
clientSocket.send(b'hello server')
# 接收服务端的响应(即服务端回复的消息)
recvData = clientSocket.recv(1024).decode('utf-8')
print("接收到服务器的消息:", recvData)
# 4. 关闭socket对象:
clientSocket.close()

UDP通信
服务端

import socket


# TCP: 9999
# UDP:9999
HOST = '172.25.254.77'
PORT = 9999
server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_DGRAM)
# 绑定端口:
server.bind((HOST, PORT))

# 不需要调用监听方法
print('等待客户端的UDP请求.....')

while True:
    # 接收客户端的数据
    data, addr = server.recvfrom(1024)
    print("接收到客户端的信息:", data)
    print("客户端的socket地址为:", addr)

    recv_data = input("server>>").encode()
    server.sendto(recv_data, addr)

客户端

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
address = ('172.25.254.77', 9999)

while True:
    msg = input('client>>')
    msg = msg.encode()
    client.sendto(msg, address)
    print("接收到服务端的消息:", client.recv(1024))