初探socket

1、socket

要想理解socket首先得熟悉一下TCP/IP協議族， TCP/IP即傳輸控制協議/網間協議，定義了主機如何連入因特網及數據如何再它們之間傳輸的標準，TCP/IP協議參考模型把全部的TCP/IP系列協議歸類到四個抽象層中

應用層：TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等

傳輸層：TCP，UDP

網絡層：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP

數據鏈路層：SLIP，CSLIP，PPP，MTU

每一抽象層創建在低一層提供的服務上，而且爲高一層提供服務，看起來大概是這樣子的

    

咱們知道兩個進程若是須要進行通信最基本的一個前提能可以惟一的標示一個進程，在本地進程通信中咱們可使用PID來惟一標示一個進程，但PID只在本地惟一，網絡中的兩個進程PID衝突概率很大，這時候咱們須要另闢它徑了，咱們知道IP層的ip地址能夠惟一標示主機，而TCP層協議和端口號能夠惟一標示主機的一個進程，這樣咱們能夠利用ip地址＋協議＋端口號惟一標示網絡中的一個進程。

可以惟一標示網絡中的進程後，它們就能夠利用socket進行通訊了，socket翻譯爲套接字，socket是在應用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把TCP/IP層複雜的操做抽象爲幾個簡單的接口供應用層調用已實現進程在網絡中通訊。socket是一種"打開—讀/寫—關閉"模式的實現，服務器和客戶端各自維護一個"文件"，在創建鏈接打開後，能夠向本身文件寫入內容供對方讀取或者讀取對方內容，通信結束時關閉文件。

 

socket是傳輸數據的，傳輸數據是如何傳送？要效率仍是要準確性？因此socket分爲兩種：面向鏈接和無鏈接。

• 面向鏈接：使用的TCP協議，就是在傳輸數據以前，先創建可靠的鏈接，而後數據以字節流的形式傳輸。從而保證了數據的可靠、不重複、有序性。由於是字節流，因此沒有數據邊界，能夠把一份數據拆分紅多份，這樣有利於傳輸的效率。

• 無鏈接：使用的UDP協議，傳輸數據以前不須要創建鏈接，數據以報文的形式傳輸。

2、python中的socket編程

一、Socket類型

套接字格式：
socket(family, type[,protocal])使用給定的地址族、套接字類型、協議編號（默認爲0）來建立套接字。

地址族

地址族	描述
socket.AF_UNIX	只可以用於單一的Unix系統進程間通訊(本地通訊)
socket.AF_INET	服務器之間網絡通訊
socket.AF_INET6	使用IPv6地址，進行通訊

套接字類型

套接字類型	描述
socket.SOCK_STREAM	流式socket，用於TCP
socket.SOCK_DGRAM	數據報式socket，用於UDP

實例

實例	描述
建立TCP Socket	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
建立UDP Socket	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

二、Socket函數

1. TCP發送數據時，已創建好TCP鏈接，因此不須要指定地址。UDP是面向無鏈接的，每次發送要指定是發給誰。
2. 服務端與客戶端不能直接發送列表，元組，字典。只能傳字符串(repr(data)或str(data))。

服務端socket函數

服務端socket函數	描述
s.bind(address)	將套接字綁定到地址, 在AF_INET下,以元組（host,port）的形式表示地址.
s.listen(backlog)	開始監聽TCP傳入鏈接。backlog指定在拒絕鏈接以前，操做系統能夠掛起的最大鏈接數量。該值至少爲1，大部分應用程序設爲5就能夠了。
s.accept()	接受TCP鏈接並返回（conn,address）,其中conn是新的套接字對象，能夠用來接收和發送數據。address是鏈接客戶端的地址。

客戶端socket函數

客戶端socket函數	描述
s.connect(address)	鏈接到address處的套接字。通常address的格式爲元組（hostname,port），若是鏈接出錯，返回socket.error錯誤。
s.connect_ex(adddress)	功能與connect(address)相同，可是成功返回0，失敗返回errno的值。

公共socket函數

公共socket函數	描述
s.recv(bufsize[,flag])	接受TCP套接字的數據。數據以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大數據量。flag提供有關消息的其餘信息，一般能夠忽略。
s.send(string[,flag])	發送TCP數據。將string中的數據發送到鏈接的套接字。返回值是要發送的字節數量，該數量可能小於string的字節大小。
s.sendall(string[,flag])	完整發送TCP數據。將string中的數據發送到鏈接的套接字，但在返回以前會嘗試發送全部數據。成功返回None，失敗則拋出異常。
s.recvfrom(bufsize[.flag])	接受UDP套接字的數據。與recv()相似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收數據的字符串，address是發送數據的套接字地址。
s.sendto(string[,flag],address)	發送UDP數據。將數據發送到套接字，address是形式爲（ipaddr，port）的元組，指定遠程地址。返回值是發送的字節數。
s.close()	關閉套接字。
s.getpeername()	返回鏈接套接字的遠程地址。返回值一般是元組（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字本身的地址。一般是一個元組(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	設置給定套接字選項的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字選項的值。
s.settimeout(timeout)	設置套接字操做的超時期，timeout是一個浮點數，單位是秒。值爲None表示沒有超時期。通常，超時期應該在剛建立套接字時設置，由於它們可能用於鏈接的操做（如connect()）
s.gettimeout()	返回當前超時期的值，單位是秒，若是沒有設置超時期，則返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	若是flag爲0，則將套接字設爲非阻塞模式，不然將套接字設爲阻塞模式（默認值）。非阻塞模式下，若是調用recv()沒有發現任何數據，或send()調用沒法當即發送數據，那麼將引發socket.error異常。
s.makefile()	建立一個與該套接字相關連的文件

 

三、TCP Socket

TCP Socket通訊流程圖：
        

 

下面就是使用python語言，編寫服務器端的例子：

# coding: utf-8
#  服務器端代碼
import socket

print '我是服務端！'
HOST = ''                 
PORT = 50007              
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 建立TCP socket對象
s.bind((HOST, PORT))  # 綁定地址
s.listen(1)  # 監聽TCP，1表明：操做系統能夠掛起(未處理請求時等待狀態)的最大鏈接數量。該值至少爲1
conn, addr = s.accept()  # 開始被動接受TCP客戶端的鏈接。
print '鏈接的地址', repr(addr)
while 1:
    data = conn.recv(1024)  # 接受TCP數據，1024表示緩衝區的大小
    if not data: break
    print '接收到:', repr(data)
    conn.sendall(data)  # 把從客戶端接收來的數據完整的，發送給客戶端
conn.close()  

如今服務器端的TCP socket已經開始監聽：50007端口，等待客戶端的鏈接。接下來就是寫客戶端的socket，讓這兩個soket鏈接起來，產生通訊。

# coding: utf-8
import socket

print '我是客戶端！'
HOST = 'localhost'    # 服務器的ip
PORT = 50007              # 須要鏈接的服務器的端口
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))
print "發送'hello world'"
s.sendall('Hello, world')  # 發送‘Hello，world’給服務器
data = s.recv(1024)
s.close()
print '接收到', repr(data)  # 打印從服務器接收回來的數據

讓他們跑起來：

1. python server.py，先運行服務器端的代碼
2. 再開一個終端，python client.py，運行客戶端的代碼
3. 結果以下：
   

四、UDP Socket

UDP是無鏈接，同時發送的是報文，因此和TCP Socket有一些不同的地方，參照下面socket的方法和屬性表，修改上面的代碼就能夠了。