网络编程之socket的运用

一，socket用法

socket是什么 ？

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。

所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

套接字的发展史及分类

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)

 套接字工作流程

 一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理。

      

                                           图3       

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

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

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()      设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout()      得到阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字的函数
s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        创建一个与该套接字相关的文件

 

1，先用socket实现一个简单的ssh

ssh服务端

1 import socket,os
 2 server=socket.socket()
 3 server.bind(('127.0.0.1',1314))
 4 server.listen()
 5 while True:
 6     conn,addr=server.accept()
 7     try:
 8         while True:
 9             data=conn.recv(1024)
10             print('客户端发来的命令是：',data.decode())
11             if not data:break
12             if len(data)==0:
13                 print('命令为空')
14             send_data=os.popen(data.decode()).read()#执行命令，并读出结果
15             conn.send(send_data.encode())
16     except ConnectionResetError as e:
17         print('一个客户端断开连接')
18     conn.close()
19 server.colse()

ssh客户端

1 import socket
 2 client=socket.socket()
 3 client.connect(('127.0.0.1',1314))
 4 while True:
 5     data=input('>>>')
 6     if len(data)==0:continue
 7     client.send(data.encode())
 8     recv_data=client.recv(1024)
 9     print(recv_data.decode())
10 client.close()

2，实现文件传输

在前面的一个ssh做基础的情况下，我们是不是也能跟ftp一样传文件这些呢，当然可以肯定的告诉你，可以传文件的，而且在后面的学习完成以后，你还能自己写一个ftp实现上传下载文件的功能。先做一个简单的文件传输功能吧。

服务端（server）

1 import socket,os
 2 server=socket.socket()
 3 server.bind(('127.0.0.1',1314))
 4 server.listen()
 5 while True:
 6     conn,addr=server.accept()
 7     print('连接成功！')
 8     try:
 9         while True:
10             file_name=conn.recv(1024).decode()
11             if not file_name: break
12             if os.path.isfile(file_name):#判断文件是否存在
13                 file_len=os.stat(file_name).st_size#获取文件大小
14                 conn.send(str(file_len).encode())
15                 conn.recv(1024)
16                 with open(file_name,'rb') as f:
17                     for i in f:
18                         conn.send(i)
19                 print('文件发送完成')
20             else:
21                 print('文件不存在')
22     except ConnectionResetError:
23         print('一个客户端断开')
24     finally:
25         conn.close()
26 server.close()

客户端（client）

1 import socket
 2 client=socket.socket()
 3 client.connect(('127.0.0.1',1314))
 4 while True:
 5     file_name=input(">>>")
 6     if len(file_name)==0:continue
 7     client.send(file_name.encode())
 8     file_len=client.recv(1024).decode()
 9     client.send('接收数据长度成功'.encode())
10     get_len=0
11     f=open(file_name,'wb')
12     while get_len<float(file_len):
13         data=client.recv(1024)
14         get_len+=len(data)
15         f.write(data)
16         print('已经完成',get_len,'/',file_len)
17     print('文件传输完成')
18     f.close()
19 client.close()

二，socketserver用法

前面都是为最后面的装逼做铺垫的，没错的，下面即将进入的是我们今天的装逼操作了，socketserver。

当然这里我们也只是写简单的用法，其实用法跟socket用法是差不多的，所以只给了简单的使用方法

服务端（server）

 1 import socketserver
 2 class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):
 3     def handle(self):#里面是跟客户端交互的全过程
 4         while True:
 5             try:
 6                 data=self.request.recv(1024) #self.request相当于socket里面的conn
 7                 print('收到来自客户端%s的消息：%s' %(self.request,data.decode()))
 8                 self.request.send(data.upper())
 9             except ConnectionResetError as e:
10                 print('error:',e)
11                 break
12 if __name__ == '__main__':
13     #创建一个服务，绑定ip跟端口
14     server=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',1314),MyServer)
15     server.serve_forever()#服务一直开启

客户端（client）

1 import socket
2 client=socket.socket()
3 client.connect(('127.0.0.1',1314))
4 while True:
5     data=input('>>>')
6     client.send(data.encode())
7     get_data=client.recv(124)
8     print(get_data.decode())
9 client.close()