python 网络编程

一.定义

因为不一样机器上的程序要通讯，才产生了网络。

二.软件开发架构

两个程序之间通信的应用大体能够分为两种：

应用类：须要安装的桌面应用，qq、微信、网盘、优酷。C/S 架构。

web类：用浏览器访问直接使用的应用，百度、知乎、博客园。B/S 架构。

本质都是两个程序之间的通信。对应了两个软件开发的架构。

server 服务端
client 客户端
服务端 是 要一直运行，等待服务别人。
客户端 是 我用的时候，我才使用服务。

B/S 架构其实是 C/S 架构的一种。B/S 架构统一入口，方便使用，在PC端更受欢迎。手机端 B/S 正在发展（微信小程序，公众号）。

三.网络基础

两台电脑通讯的实现：网卡，网线

网卡：提供网线接口（硬件）。每一个网卡有全球惟一的编号-MAC地址（经过MAC找到电脑）。

MAC地址:一般由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）。难记

给全球的机器编号（ip地址），更好地记忆。

4个点分十进制
4个8位2进制数 ：00000000.00000000.00000000.00000000
0.0.0.0-255.255.255.255

arp协议的做用：经过ip地址 就能 找到对应的 mac地址。属于数据链路层。
过程：寻找某个ip的机器。交换机做为中介，找到机器后得到并缓存MAC地址，进行通讯。

多个机器通讯的实现：交换机

网络拓扑图：网线链接交换机的方式。

广播：交换机向全部机器发送要求。（上图红色）

单播：符合条件的机器回应交换机。（上图绿色）

广播风暴：太多机器经过交换机进行广播，造成堵塞。
解决办法：路由器。
　　　　　　路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于链接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是表明一个单独的网络或者一个子网。
　　　　　　路由器具备判断网络地址和选择IP路径的功能。
　　　　　　路由器只接受源站或其余路由器的信息，属网络层的一种互联设备。
不一样局域网的机器经过网关通讯。

ip地址 和 子网掩码 按位与 获得 局域网的网段地址。
IP协议的做用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另外一个是肯定哪些地址在同一个子网络
ip协议属于网络层。

端口：在计算机上,每个须要网络通讯的程序,都会开一个端口。

　　在同一时间只会有一个程序占用一个端口.
　　不可能在同一时间,在同一个计算机上有两个程序,占用同一个端口.
　　端口的范围 ： 0-65535
　　通常状况下用8000以后的端口，前面的端口是系统要用的。

ip     -- 肯定惟一一台机器
端口    -- 肯定惟一的一个程序
ip+端口 -- 找到惟一的一台机器上的惟一的一个程序

# 保留字段 192.168.----通常为内网
# 127.0.0.1 本地的回环地址（不走网线-交换机、路由器）

公网ip（注册可查）全世界能够访问

内网（局域网）ip  不能对外提供服务（别的局域网的机器访问），能够经过网关访问外网。

内网ip想让别人访问，须要申请成为公网ip，即在全部路由注册。

TCP协议

TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议创建链接。当主动方发出SYN链接请求后，等待对方回答SYN+ACK[1]，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种创建链接的方法能够防止产生错误的链接。[1] 
TCP三次握手的过程以下：
客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。
客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。
三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地创建链接，能够开始传输数据了。

三次握手

创建一个链接须要三次握手，而终止一个链接要通过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）形成的。
(1) 某个应用进程首先调用close，称该端执行“主动关闭”（active close）。该端的TCP因而发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。
(2) 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”（passive close），这个FIN由TCP确认。
注意：FIN的接收也做为一个文件结束符（end-of-file）传递给接收端应用进程，放在已排队等候该应用进程接收的任何其余数据以后，由于，FIN的接收意味着接收端应用进程在相应链接上再无额外数据可接收。
(3) 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这致使它的TCP也发送一个FIN。
(4) 接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。[1] 
既然每一个方向都须要一个FIN和一个ACK，所以一般须要4个分节。
注意：
(1) “一般”是指，某些状况下，步骤1的FIN随数据一块儿发送，另外，步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端，有可能被合并成一个分节。[2] 
(2) 在步骤2与步骤3之间，从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的，这称为“半关闭”（half-close）。
(3) 当一个Unix进程不管自愿地（调用exit或从main函数返回）仍是非自愿地（收到一个终止本进程的信号）终止时，全部打开的描述符都被关闭，这也致使仍然打开的任何TCP链接上也发出一个FIN。
不管是客户仍是服务器，任何一端均可以执行主动关闭。一般状况是，客户执行主动关闭，可是某些协议，例如，HTTP/1.0却由服务器执行主动关闭。[2] 

四次挥手

UDP协议

　　当应用程序但愿经过UDP与一个应用程序通讯时，传输数据以前源端和终端不创建链接。

　　当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽量快地把它扔到网络上。

tcp和udp的对比

TCP---传输控制协议,提供的是面向链接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间创建一个TCP链接，以后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另外一端。 
UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，可是并不能保证它们能到达目的地。因为UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间创建一个链接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快

互联网协议与osi模型

互联网协议按照功能不一样分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

每层运行常见物理设备

每层运行常见的协议

理解socket

Socket是应用层与TCP/IP协议族通讯的中间软件抽象层，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，对用户来讲，一组简单的接口就是所有，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

View Code

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，能够经过访问同一个文件系统间接完成通讯

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，还有一些其余的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是不多被使用，或者是根本没有实现，全部地址家族中，AF_INET是使用最普遍的一个，python支持不少种地址家族，可是因为咱们只关心网络编程，因此大部分时候我么只使用AF_INET)

tcp协议和udp协议

四.套接字（socket）初使用

基于TCP协议的socket

tcp是基于连接的，必须先启动服务端，而后再启动客户端去连接服务端

server端

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
sk.listen()             #监听连接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端连接
ret = conn.recv(1024)   #接收客户端信息
print(ret)              #打印客户端信息
conn.send(b'hi')        #向客户端发送信息
conn.close()       #关闭客户端套接字
sk.close()         #关闭服务器套接字(可选)

client端

import socket
sk = socket.socket()           # 建立客户套接字
sk.connect(('127.0.0.1',8898)) # 尝试链接服务器
sk.send(b'hello!')
ret = sk.recv(1024)         　# 对话(发送/接收)
print(ret)
sk.close()            　　　　 # 关闭客户套接字

问题：有的同窗在重启服务端时可能会遇到，address already in use

解决方法：
#加入一条socket配置，重用ip和端口
import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
sk.listen()          #监听连接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端连接
ret = conn.recv(1024)   #接收客户端信息
print(ret)              #打印客户端信息
conn.send(b'hi')        #向客户端发送信息
conn.close()       #关闭客户端套接字
sk.close()        #关闭服务器套接字(可选)

基于UDP协议的socket

udp是无连接的，先启动哪一端都不会报错

server端

import socket
udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)   #建立一个服务器的套接字
udp_sk.bind(('127.0.0.1',9000))        #绑定服务器套接字
msg,addr = udp_sk.recvfrom(1024)
print(msg)
udp_sk.sendto(b'hi',addr)                 # 对话(接收与发送)
udp_sk.close()                         # 关闭服务器套接字

client端

import socket
ip_port=('127.0.0.1',9000)
udp_sk=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
udp_sk.sendto(b'hello',ip_port)
back_msg,addr=udp_sk.recvfrom(1024)
print(back_msg.decode('utf-8'),addr)

socket参数的详解

socket.socket(family=AF_INET,type=SOCK_STREAM,proto=0,fileno=None)

五.黏包

同时执行多条命令以后，获得的结果极可能只有一部分，在执行其余命令的时候又接收到以前执行的另一部分结果，这种显现就是黏包。

注意：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包

黏包成因

TCP协议中的数据传递

tcp协议的拆包机制

当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将此次发送的数据拆成几个数据包发送出去。 
MTU是Maximum Transmission Unit的缩写。意思是网络上传送的最大数据包。MTU的单位是字节。 大部分网络设备的MTU都是1500。若是本机的MTU比网关的MTU大，大的数据包就会被拆开来传送，这样会产生不少数据包碎片，
增长丢包率，下降网络速度。

面向流的通讯特色和Nagle算法

TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向链接的，面向流的，提供高可靠性服务。
收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，所以，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将屡次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，而后进行封包。
这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通讯是无消息保护边界的。 
对于空消息：tcp是基于数据流的，因而收发的消息不能为空，这就须要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即使是你输入的是空内容（直接回车），也能够被发送，udp协议会帮你封装上
消息头发送过去。 
可靠黏包的tcp协议：tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端老是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，可是会粘包。

 基于tcp协议特色的黏包现象成因 

发送端能够是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序能够两K两K地提走数据，固然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据。
也就是说，应用程序所看到的数据是一个总体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，所以TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的缘由。
而UDP是面向消息的协议，每一个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不一样的。
怎样定义消息呢？能够认为对方一次性write/send的数据为一个消息，须要明白的是当对方send一条信息的时候，不管底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈如今内核缓冲区。

例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束

此外，发送方引发的粘包是由TCP协议自己形成的，TCP为提升传输效率，发送方每每要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几回须要send的数据都不多，一般TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。

UDP不会发生黏包

UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无链接的，面向消息的，提供高效率服务。 
不会使用块的合并优化算法，, 因为UDP支持的是一对多的模式，因此接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每个到达的UDP包，在每一个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来讲，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通讯是有消息保护边界的。 
对于空消息：tcp是基于数据流的，因而收发的消息不能为空，这就须要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即使是你输入的是空内容（直接回车），也能够被发送，udp协议会帮你封装上消息头发送过去。 
不可靠不黏包的udp协议：udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对惟一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,如果y;x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，可是会丢数据，不可靠。

 用UDP协议发送时，用sendto函数最大能发送数据的长度为：65535- IP头(20) – UDP头(8)＝65507字节。用sendto函数发送数据时，若是发送数据长度大于该值，则函数会返回错误。（丢弃这个包，不进行发送） 

    用TCP协议发送时，因为TCP是数据流协议，所以不存在包大小的限制（暂不考虑缓冲区的大小），这是指在用send函数时，数据长度参数不受限制。而实际上，所指定的这段数据并不必定会一次性发送出去，若是这段数据比较长，会被分段发送，若是比较短，可能会等待和下一次数据一块儿发送。

udp和tcp一次发送数据长度的限制

会发生黏包的两种状况

状况一 发送方的缓存机制

发送端须要等缓冲区满才发送出去，形成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一块儿，产生粘包）

server
#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(10)
data2=conn.recv(10)

print('----->',data1.decode('utf-8'))
print('----->',data2.decode('utf-8'))

conn.close()

client
#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send('hello'.encode('utf-8'))
s.send('egg'.encode('utf-8'))

View Code

状况二 接收方的缓存机制

接收方不及时接收缓冲区的包，形成多个包接收（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仍是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包） 

server
#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',8080)

tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5)


conn,addr=tcp_socket_server.accept()


data1=conn.recv(2) #一次没有收完整
data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,而后取新的

print('----->',data1.decode('utf-8'))
print('----->',data2.decode('utf-8'))

conn.close()


client
#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
ip_port=('127.0.0.1',8080)

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(ip_port)


s.send('hello egg'.encode('utf-8'))

View Code

总结

黏包现象只发生在tcp协议中：（且连续进行发送、接受时）

1.从表面上看，黏包问题主要是由于发送方和接收方的缓存机制、tcp协议面向流通讯的特色。

2.实际上，主要仍是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形成的

黏包的解决方案

解决方案一

问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，因此解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把本身将要发送的字节流总大小让接收端知晓，而后接收端来一个死循环接收完全部数据。

服务端
#_*_coding:utf-8_*_
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 == 'recv_ready':
            conn.sendall(ret)
    conn.close()

客户端
#_*_coding:utf-8_*_
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'))

View Code

存在的问题：
程序的运行速度远快于网络传输速度，因此在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗。

解决方案进阶

刚刚的方法，问题在于咱们的发送

咱们能够借助一个模块，这个模块能够把要发送的数据长度转换成固定长度的字节。这样客户端每次接收消息以前只要先接受这个固定长度字节的内容看一看接下来要接收的信息大小，那么最终接受的数据只要达到这个值就中止，就能恰好很少很多的接收完整的数据了。

struct模块

该模块能够把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes

>>> struct.pack('i',1111111111111)

struct.error: 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 #这个是范围

import json,struct
#假设经过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt

#为避免粘包,必须自定制报头
header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值

#为了该报头能传送,须要序列化而且转为bytes
head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输

#为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节
head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度

#客户端开始发送
conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes
conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式
conn.sendall(文件内容) #而后发真实内容的字节格式

#服务端开始接收
head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,获得报头长度的字节格式
x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度

head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式
header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头

#最后根据报头的内容提取真实的数据,好比
real_data_len=s.recv(header['file_size'])
s.recv(real_data_len)

使用struct解决黏包 

借助struct模块，咱们知道长度数字能够被转换成一个标准大小的4字节数字。所以能够利用这个特色来预先发送数据长度。

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))

phone.listen(5)

while True:
    conn,addr=phone.accept()
    while True:
        cmd=conn.recv(1024)
        if not cmd:break
        print('cmd: %s' %cmd)

        res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
                             shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        print(err)
        if err:
            back_msg=err
        else:
            back_msg=res.stdout.read()


        conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度
        conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容

    conn.close()

服务端（定制报头）

#_*_coding:utf-8_*_
import socket,time,struct

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'))



    l=s.recv(4)
    x=struct.unpack('i',l)[0]
    print(type(x),x)
    # print(struct.unpack('I',l))
    r_s=0
    data=b''
    while r_s < x:
        r_d=s.recv(1024)
        data+=r_d
        r_s+=len(r_d)

    # print(data.decode('utf-8'))
    print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码

客户端（自定制报头）

咱们还能够把报头作成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，而后json序列化，而后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节（4个本身足够用了）

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加

phone.bind(('127.0.0.1',8080))

phone.listen(5)

while True:
    conn,addr=phone.accept()
    while True:
        cmd=conn.recv(1024)
        if not cmd:break
        print('cmd: %s' %cmd)

        res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
                             shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        print(err)
        if err:
            back_msg=err
        else:
            back_msg=res.stdout.read()

        headers={'data_size':len(back_msg)}
        head_json=json.dumps(headers)
        head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8')

        conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先发报头的长度
        conn.send(head_json_bytes) #再发报头
        conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容

    conn.close()

服务端

from socket import *
import struct,json

ip_port=('127.0.0.1',8080)
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(ip_port)

while True:
    cmd=input('>>: ')
    if not cmd:continue
    client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8'))

    head=client.recv(4)
    head_json_len=struct.unpack('i',head)[0]
    head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8'))
    data_len=head_json['data_size']

    recv_size=0
    recv_data=b''
    while recv_size < data_len:
        recv_data+=client.recv(1024)
        recv_size+=len(recv_data)

    print(recv_data.decode('utf-8'))
    #print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码

客户端

六.socket的更多方法介绍

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客户的链接,(阻塞式)等待链接的到来

客户端套接字函数
s.connect()     主动初始化TCP服务器链接
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
s.sendall()         发送TCP数据
s.recvfrom()        接收UDP数据
s.sendto()          发送UDP数据
s.getpeername()     链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

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()      设置阻塞套接字操做的超时时间
s.gettimeout()      获得阻塞套接字操做的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        建立一个与该套接字相关的文件

更多方法

官方文档对socket模块下的socket.send()和socket.sendall()解释以下：

socket.send(string[, flags])
Send data to the socket. The socket must be connected to a remote socket. The optional flags argument has the same meaning as for recv() above. Returns the number of bytes sent. Applications are responsible for checking that all data has been sent; if only some of the data was transmitted, the application needs to attempt delivery of the remaining data.

send()的返回值是发送的字节数量，这个数量值可能小于要发送的string的字节数，也就是说可能没法发送string中全部的数据。若是有错误则会抛出异常。

–

socket.sendall(string[, flags])
Send data to the socket. The socket must be connected to a remote socket. The optional flags argument has the same meaning as for recv() above. Unlike send(), this method continues to send data from string until either all data has been sent or an error occurs. None is returned on success. On error, an exception is raised, and there is no way to determine how much data, if any, was successfully sent.

尝试发送string的全部数据，成功则返回None，失败则抛出异常。

故，下面两段代码是等价的：

#sock.sendall('Hello world\n')

#buffer = 'Hello world\n'
#while buffer:
#    bytes = sock.send(buffer)
#    buffer = buffer[bytes:]

send、sendall

七.验证客户端连接的合法性

若是你想在分布式系统中实现一个简单的客户端连接认证功能，又不像SSL那么复杂，那么利用hmac+加盐的方式来实现

#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
import hmac,os

secret_key=b'linhaifeng bang bang bang'
def conn_auth(conn):
    '''
    认证客户端连接
    :param conn:
    :return:
    '''
    print('开始验证新连接的合法性')
    msg=os.urandom(32)
    conn.sendall(msg)
    h=hmac.new(secret_key,msg)
    digest=h.digest()
    respone=conn.recv(len(digest))
    return hmac.compare_digest(respone,digest)

def data_handler(conn,bufsize=1024):
    if not conn_auth(conn):
        print('该连接不合法,关闭')
        conn.close()
        return
    print('连接合法,开始通讯')
    while True:
        data=conn.recv(bufsize)
        if not data:break
        conn.sendall(data.upper())

def server_handler(ip_port,bufsize,backlog=5):
    '''
    只处理连接
    :param ip_port:
    :return:
    '''
    tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    tcp_socket_server.bind(ip_port)
    tcp_socket_server.listen(backlog)
    while True:
        conn,addr=tcp_socket_server.accept()
        print('新链接[%s:%s]' %(addr[0],addr[1]))
        data_handler(conn,bufsize)

if __name__ == '__main__':
    ip_port=('127.0.0.1',9999)
    bufsize=1024
    server_handler(ip_port,bufsize)

服务端

#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
from socket import *
import hmac,os

secret_key=b'linhaifeng bang bang bang'
def conn_auth(conn):
    '''
    验证客户端到服务器的连接
    :param conn:
    :return:
    '''
    msg=conn.recv(32)
    h=hmac.new(secret_key,msg)
    digest=h.digest()
    conn.sendall(digest)

def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
    tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    tcp_socket_client.connect(ip_port)

    conn_auth(tcp_socket_client)

    while True:
        data=input('>>: ').strip()
        if not data:continue
        if data == 'quit':break

        tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
        respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
        print(respone.decode('utf-8'))
    tcp_socket_client.close()

if __name__ == '__main__':
    ip_port=('127.0.0.1',9999)
    bufsize=1024
    client_handler(ip_port,bufsize)

客户端（合法）

#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
from socket import *

def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
    tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    tcp_socket_client.connect(ip_port)

    while True:
        data=input('>>: ').strip()
        if not data:continue
        if data == 'quit':break

        tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
        respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
        print(respone.decode('utf-8'))
    tcp_socket_client.close()

if __name__ == '__main__':
    ip_port=('127.0.0.1',9999)
    bufsize=1024
    client_handler(ip_port,bufsize)

客户端(非法:不知道加密方式)

#_*_coding:utf-8_*_
__author__ = 'Linhaifeng'
from socket import *
import hmac,os

secret_key=b'linhaifeng bang bang bang1111'
def conn_auth(conn):
    '''
    验证客户端到服务器的连接
    :param conn:
    :return:
    '''
    msg=conn.recv(32)
    h=hmac.new(secret_key,msg)
    digest=h.digest()
    conn.sendall(digest)

def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
    tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    tcp_socket_client.connect(ip_port)

    conn_auth(tcp_socket_client)

    while True:
        data=input('>>: ').strip()
        if not data:continue
        if data == 'quit':break

        tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
        respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
        print(respone.decode('utf-8'))
    tcp_socket_client.close()

if __name__ == '__main__':
    ip_port=('127.0.0.1',9999)
    bufsize=1024
    client_handler(ip_port,bufsize)

客户端(非法:不知道secret_key)

八.socketserver

import socketserver
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        self.data = self.request.recv(1024).strip()
        print("{} wrote:".format(self.client_address[0]))
        print(self.data)
        self.request.sendall(self.data.upper())

if __name__ == "__main__":
    HOST, PORT = "127.0.0.1", 9999

    # 设置allow_reuse_address容许服务器重用地址
    socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True
    # 建立一个server, 将服务地址绑定到127.0.0.1:9999
    server = socketserver.TCPServer((HOST, PORT),Myserver)
    # 让server永远运行下去，除非强制中止程序
    server.serve_forever()

服务端

import socket

HOST, PORT = "127.0.0.1", 9999
data = "hello"

# 建立一个socket连接，SOCK_STREAM表明使用TCP协议
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
    sock.connect((HOST, PORT))          # 连接到客户端
    sock.sendall(bytes(data + "\n", "utf-8")) # 向服务端发送数据
    received = str(sock.recv(1024), "utf-8")# 从服务端接收数据

print("Sent:     {}".format(data))
print("Received: {}".format(received))

客户端

 小结

网络编程
互联网协议 —— 七层 ：osi协议
五层
应用层     python
传输层     tcp/udp
网络层     ip   路由器
数据链路层 arp  交换机
物理层     网卡 双绞线
arp 经过ip找mac地址
交换机 ：广播 单播 组播
ip协议 ：ip地址的格式
    ip地址 一台机器在一个网络内惟一的标识
    子网掩码  ip地址与子网掩码作按位与运算，获得的结果是网段
    网关ip 局域网内的机器访问公网ip，就经过网关访问
tcp 面向流的 可靠 全双工 三次握手 四次挥手 —— 黏包
udp 面向数据包 不可靠

黏包
什么是黏包
怎么解决
    在发送信息信息以前 先告诉对方要发的数据有多大
    struct模块将要发送数据的大小固定化，不管如何就发4个字节
    自定义协议的概念

验证客户端合法性
hmac

处理并发问题
socketserver

这篇博客讲了什么