Socket套接字,一种独立于协议的网络编程接口,就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点。
TCP把连接作为最基本的对象,每一条TCP连接都有两个端点,这种端点我们叫做套接字(Socket)。IP层的IP地址可以唯一标示主机,而TCP层协议和端口号可以唯一标示主机的一个进程,这样我们可以利用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
python中,我们利用Socket套接字来实现网络通信,可以说套接字是实现网络编程进行数据传输的一种技术手段。
Socket用于描述IP地址和端口,应用程序通常通过’套接字’相网络发出请求或者应答网络请求。
Socket主要是基于应用层和传输层之间,是一个中间的抽象层,功能是将复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面。
应用程序通过套接字发送或接收数据,socket模块针对服务器端和客户端Socket进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。
套接字允许应用程序将I/O插入到网络中,并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。
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)
通过指定地址簇和socket类型来进行创建。
地址簇 | 描述 |
---|---|
Socket.AF_UNIX | 只能够用于单一的Unix系统进程间通信 |
Socket.AF_INET | 服务器之间网络通信IPv4 |
Socket.AF_INET6 | IPv6 |
Socket类型 | 描述 |
---|---|
Socket.SOCK_STREAM | 流式socket,for TCP |
Socket.SOCK_DGRAM | 数据报式socket,for UDP |
Socket.SOCK_RAW | 原始套接字,普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文,而SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文;此外,利用原始套接字,可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。 |
'''服务端'''
import socket
'''基于TCP协议的套接字(Socket)编程'''
'''以后养成一个查看源码编写代码的思路!!!!'''
'''服务端比客户端先运行,服务端先运行然后等待客户端连接'''
# 1.产生一个socket对象并指定采用的通信版本和协议(括号内不写默认就是TCP协议)
server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
'''
AF_INET, type=SOCK_STREAM AF_INET, type=SOCK_DGRAM
基于TCP协议 基于UDP协议
'''
# 2.绑定IP地址(ip)和端口号(port)(需要用元组的形式)
'''def bind(self, __address: _Address | bytes) -> None: ...'''
# 绑定的IP地址可以省略,代表绑定本机,第一个参数为ip地址,第二个参数为端口号
server.bind(('127.0.0.1', 8000))
'''127.0.0.1为本地回环地址,只有自己电脑可以访问'''
# 3.服务器做监听,也称为半连接池(需要用int类型,服务器能够同时等待客户端的数量)(排队数量不包含正在执行的)
''' def listen(self, __backlog: int = ...) -> None: ...'''
# listen有一个参数,是一个数值,参数越大,以后可以连接的客户端越多,参数越小链接的客户端越小
server.listen(3)
print('form Listen')
# 4.等待接收客户端的连接请求
'三次握手'
sock, addr = server.accept() # return sock,addr
# 运行到这里会等待客户端发送信息才继续下面的运行
'''sock就是双向通道,addr就是客户端地址'''
print('等待完成!')
# 5.接收客户端发送过来的消息,(接收到的类型是bytes类型,二进制的)
'''def recv(self, __bufsize: int, __flags: int = ...) -> bytes: ...'''
data = sock.recv(1024) # 括号内代表的是一次接收最多1024个字节
'''recv()接收 send()发送'''
print('接收到了客户端的数据:',data)
# 6.给客户端发送消息,注意消息必须是bytes类型的
sock.send(data.upper()) # 我这里就只是给客户端发送的消息转成大写
# 7.关闭双向通道
'四次挥手'
sock.close()
# 8.关闭服务器
server.close()
print('==============================')
'''客户端'''
import socket
'''运行程序时一定要确保先运行了服务器,之后才是客户端'''
# 1.生成socket对象指定类型和协议
client1 = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
# 2.通过IP地址和端口号连接服务端
'''def connect(self, __address: _Address | bytes) -> None: ...'''
client1.connect(('127.0.0.1', 8000))
# 3.直接给服务端发送消息
client1.send('hello world'.encode('utf-8'))
# 4.接收服务端发送过来的消息
data = client1.recv(1024)
print('收到服务端发来的消息:', data.decode('utf-8'))
# 5.断开与服务端的链接
client1.close()
TCP(Transmission Control Protocol)可靠的、面向连接的协议(eg:打电话)、传输效率低全双工通信(发送缓存&接收缓存)、面向字节流。使用TCP的应用:Web浏览器;电子邮件、文件传输程序。
服务端:
import socket
# 生成一个socket对象,设定类型和协议
server1 = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
# 为socket设置IP地址,端口号
server1.bind(('127.0.0.1', 8080))
# 给服务器添加同时监听几个客户端,
server1.listen(3)
while True:
# 等待客户端发来消息
sock, addr = server1.accept()
# sock双向通道,addr客户端地址
while True:
try:
# 避免用户断开后,直接报错,自动捕获异常
# 接收客户端发来的消息 二进制
data = sock.recv(2048)
print('接收到了客户端发来的消息:', data.decode('utf-8'))
# 给客户端回复消息
mag = input('请输入回复的消息>>>:').strip()
sock.send(mag.encode('utf-8'))
except Exception as f:
print(f)
break
# 关闭双向通道
sock.close()
# 断开服务器链接
server1.close()
客户端:
import socket
# 生成一个socket对象,设置类型和协议
client4 = socket.socket(family = socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)
# 连接到服务器
client4.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:
# 向服务器发送消息
mag = input('请输入发送的消息>>>:').strip()
if len(mag) == 0:
print('请输入有效信息!')
continue
if mag == 'yes':
print('已断开与服务器连接!')
break
client4.send(mag.encode('utf-8')) # 转码
# 接收服务器回应的消息 字节
data = client4.recv(2048)
print('接收到了服务器发来的消息:',data.decode('utf-8')) # 解码
print('是否不在回复,断开连接?,请输入yes即可!')
# 断开连接
client4.close()
有时候我们在重启服务端时,会出现端口被占用的情况。这是因为虽然连接已经关闭,但是端口还没来得及释放。
两种解决方案:
* 更换端口。
* bind绑定IP之前添加一个参数,来达到端口复用的目的。
import os
server = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
# 绑定ip地址和端口,127.0.0.1代表回环地址,只能当前计算机访问
server.bind(('127.0.0.1',8080))
半连接池server.listen(5)
意思就是同时可以运行五个客户端 如果多于五个则会报错
需要等待前面五个客户端其中一个结束 则会有多余的位置给到第六个
UDP(User Datagram Protocol)不可靠的、无连接的服务,传输效率高(发送前时延小),一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文,尽最大努力服务,无拥塞控制。使用UDP的应用:域名系统 (DNS);视频流;IP语音(VoIP)。
udp是无连接的,所以发送数据前不需要先建立连接。
我们可以使用多个客户端与服务端进行数据发送,服务端可以逐个回复
udp发送数据采用的是数据报模式,数据会一次性全部发过去,如果未接收到也不会保存,安全性没有保障,但传输速率较快。
服务端:
import socket
'''基于UDP协议的套接字(socket)编程'''
# 生成一个socket对象 设置类型和协议
server = socket.socket(family = socket.AF_INET,type = socket.SOCK_DGRAM)
'''这里因为要设置成UDP协议,所以type = socket.SOCK_DGRAM'''
# 设置服务器IP地址及端口号
server.bind(('127.0.0.1',8848))
while True:
# 接受客户端发送来的信息,以及发送者的ip以及端口(UDP不需要建立连接)
data,addr = server.recvfrom(2048)
print(f"收到客户端{addr}发来的消息:",data.decode('utf-8'))
# 向发送者回复信息
mag = input('请输入回复的消息>>>>:').strip()
server.sendto(mag.encode('utf-8'), addr)
客户端:
import socket
# 生成一个socket对象 设置类型和协议
client = socket.socket(family = socket.AF_INET,type = socket.SOCK_DGRAM)
server_ip = ('127.0.0.1',8848) # 写好的ip地址和端口
# 无需和服务端建立连接
while True:
mag = input('请输入发送的消息>>>:').strip()
# 无需判断是否为空,因为UDP每次发送都不只是单纯的数据,还有ip和端口信息
# 直接向写好的ip和端口发送数据
client.sendto(mag.encode('utf-8'),server_ip)
# 接收它的返回值
data,addr = client.recvfrom(2048)
print(f"接收到了{addr}的消息:",data.decode('utf-8'))
服务端:
import socket
server = socket.socket(family = socket.AF_INET,type = socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1',8888))
# 无需建立连接
while True:
data,addr = server.recvfrom(2048)
print(f"接收到了发送者{addr}发来的消息:",data.decode('utf-8'))
客户端:
import socket
client = socket.socket(family = socket.AF_INET,type = socket.SOCK_DGRAM)
# 无需建立连接
while True:
# 直接给对应的ip地址和端口号发送信息
mag = input('请输入发送的消息>>>:').strip()
client.sendto(mag.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8888))
1.服务端连续执行三次recv
2.客户端连续执行三次send
问题:服务端一次性接收到了客户端三次的消息 该现象称为"黏包现象"
黏包现象产生的原因
1.不知道每次的数据到底多大
2.TCP也称为流式协议:数据像水流一样绵绵不绝没有间隔(TCP会针对数据量较小且发送间隔较短的
多条数据一次性合并打包发送)
避免黏包现象的核心思路\关键点
如何明确即将接收的数据具体有多大
ps:如何将长度变化的数据全部制作成固定长度的数据