Day31、Python-socket编程（入门、网络基础）

一、网络基础

网络建立的目的是为了数据交互（通信）

如何实现通信：

　　1.建立好底层的物理连接介质

　　2.有一套统一的通信标准，称之为互联网协议

1、osi七层协议

互联网协议按照功能的不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

每层运行的常见物理设备：

2、tcp/ip五层协议模型讲解

　　2.1物理层：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0

　　2.2数据链路层：定义了电信号的分组方式，由于单纯的0和1并没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

　　以太网协议：

　　　　早期每个公司都有自己的分组方式，后来形成统一的标准，即以太网协议Ethernet

Ethernet规定

　　　　1.一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’，每一数据帧分成：报头head和数据data两部分

　　　　2.报头（head）：固定字节数，里面包含发送者，接收者，数据类型。数据（data）：数据包的具体内容

　　mac地址

　　　　head中包含的源和目标地址的由来：以太网规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送地址和接收地址都是通过网卡来的

每块网卡出厂时都被烧制上一个唯一的mac地址，前6位是厂商编号，后6位是流水线号

　　广播：

　　　　有了mac地址，同一网络内的两台计算机就可以通信了   

　　2.3网络层：不同网络内想要通信，光靠Ethernet、mac地址和广播并不可行，所以引入一套新的地址用来区分不同的网络，这套地址就叫网络地址

ip协议：

　　规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称为ip地址，广泛采用v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示

　　范围为0.0.0.0 ---255.255.255.255

ip地址分为两部分

　　网络部分：标识子网

　　主机部分：标识主机

子网掩码：

　　形式上等同于ip地址，也是32位二进制，网络部分全部为1，主机部分全为0。

知道子网掩码我们就能判断，任意两个ip地址是否处在同一个子网络。方法是将两个ip地址分别进行AND运算（两个都为1运算结果为1，否则为0），比较结果是否相同，如果相同的话就表明他们是在一个子网络中，否则就不是         

总结ip协议的作用：1.为每台计算机分配ip地址，2确定这些地址是不是在同一个子网络中。

ARP协议

　　广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址

　　2.4传输层：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，传输层建立端口到端口的通信，端口就是应用程序与网关关联的编号   端口范围0-65535,  0-1023位系统占用端口     

tcp协议：可靠传输，tcp数据包没有长度限制，必须等到有回应才会继续发送

udp协议：不可靠传输，不管有没有收到响应只管发送   

tcp的三次握手

　　2.5应用层：规定应用程序的数据格式

二、socket介绍　　

　　socket是应用层与tcp/ip协议通信的中间软件抽象层，它是一组接口，它吧复杂的TCP/IP协议隐藏在socket接口后面。           

　　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

　　AF_INET被用于ipv4，AF_INET6被用于ipv6

三、套接字使用

import socket
socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。

获取tcp/ip套接字
tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

获取udp/ip套接字
udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

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

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

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

基于tcp协议通信的套接字（简单版本）

服务端：

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
# socket 套接字
# AF_INET IPv4
# SOCK_STREAM socket流
IP = "127.0.0.1"
PORT = 8888
ADDRESS = (IP, PORT)
BUFSIZE = 1024

print("服务器开启了")
# 1.创建服务器socket对象
serSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 2.设置服务器地址
serSocket.bind(ADDRESS)
# 3.设置连接管理队列
serSocket.listen(5)
# 4.建立客户端服务器连接
cliSocket, addr = serSocket.accept()
print(cliSocket)
print(addr)
# 5.收发数据
data = cliSocket.recv(BUFSIZE)
print(data.decode("utf-8"))
cliSocket.send("服务器返回的数据".encode("utf-8"))
# 6.断开客户端
cliSocket.close()
# 7.关闭服务器
serSocket.close()

print("服务器关闭了")

server

客户端:

from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
IP = "127.0.0.1"
PORT = 8888
ADDRESS = (IP, PORT)
BUFSIZE = 1024
print("客户端开启了")
# 1.创建客户端socket对象
cliSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 2.连接服务器地址
cliSocket.connect(ADDRESS)
print(cliSocket)
# 3.收发数据
cliSocket.send("客户端发送的数据".encode("utf-8"))
data = cliSocket.recv(BUFSIZE)
print(data.decode("utf-8"))
# 4.关闭客户端
cliSocket.close()
print("客户端关闭了")

client