6.3 socket

 

    咱们已经知道，假设我如今要写一个程序，给另外一台计算机发数据，必须经过tcp/ip协议 ，但具体的实现过程是什么呢？我应该怎么操做才能把数据封装成tcp/ip的包，又执行什么指令才能把数据发到对端机器上呢? 不能只有世界观，没有方法论呀。。。此时，socket隆重登场，简而言之，socket这个东东干的事情，就是帮你把tcp/ip协议层的各类数据封装啦、数据发送、接收等经过代码已经给你封装好了，你只须要调用几行代码，就能够给别的机器发消息了。

Socket介绍

什么是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。

socket起源于Unix，而Unix/Linux 基本哲学之一就是“一切皆文件”，均可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式 来操做。Socket就是该模式的一个实现，socket便是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操做（读/写IO、打开、关闭）

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。

其实站在你的角度上看，socket就是一个模块。咱们经过调用模块中已经实现的方法创建两个进程之间的链接和通讯。
也有人将socket说成ip+port，由于ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序。
因此咱们只要确立了ip和port就能找到一个应用程序，而且使用socket模块来与之通讯。

3.套接字（socket）的发展史

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。 所以,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信。这也被称进程间通信,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，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)

4.tcp协议和udp协议

TCP（Transmission Control Protocol）可靠的、面向链接的协议（eg:打电话）、传输效率低全双工通讯（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。

UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、无链接的服务，传输效率高（发送前时延小），一对1、一对多、多对1、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)。直接上图。

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)

server.py

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

client.py

在重启服务端时可能会遇到

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)

解决办法

基于UDP协议的socket

udp是无连接的，先启动哪一端都不会报错

简单使用

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

server.py

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)

client.py

 

socket参数的详解

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

建立socket对象的参数说明：

family	地址系列应为AF_INET(默认值),AF_INET6,AF_UNIX,AF_CAN或AF_RDS。 （AF_UNIX 域其实是使用本地 socket 文件来通讯）
type	套接字类型应为SOCK_STREAM(默认值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其余SOCK_常量之一。 SOCK_STREAM 是基于TCP的，有保障的（即能保证数据正确传送到对方）面向链接的SOCKET，多用于资料传送。  SOCK_DGRAM 是基于UDP的，无保障的面向消息的socket，多用于在网络上发广播信息。
proto	协议号一般为零,能够省略,或者在地址族为AF_CAN的状况下,协议应为CAN_RAW或CAN_BCM之一。
fileno	若是指定了fileno,则其余参数将被忽略,致使带有指定文件描述符的套接字返回。与socket.fromfd()不一样,fileno将返回相同的套接字,而不是重复的。这可能有助于使用socket.close()关闭一个独立的插座。