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网卡上要有全球唯一的mac地址,网络基础和sock

时间:2019-11-08 23:18来源:编程
一 , 网络基础相关知识 网络基础和socket 1.OSI七层协议互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层osi七层是:应 表会 传 网 数 物(应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据

一 , 网络基础相关知识

网络基础和socket

1.OSI七层协议 互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层osi七层是:应 表 会 传 网 数 物 (应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层)tcp/ip五层是:应 传 网 数 物 (应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层)tcp/ip四层:应传网网络接口层 (应用层,传输层,网络层,网络接口层:数据链路层和物理层): 以太网协议,分成报头head和数据data两个部分,head里面包含mac地址(本机和另一条主机的mac地址),来进行广播网络层:ip协议和arp协议传输层:建立端口到端口的通信,端口范围 0-65535, 0-1023为系统占用端口.127.0.0.1是本机程序间进行通信的地址,就是自己玩自己,不和别人玩.tcp协议:面向连接,数据可靠,传输效率低,面向字节流,数据包长度没有限制udp协议:面向无连接,数据不可靠,传输效率高,面向报文,总长度不超过65535字节.在传输层有连接时候的三层握手和四次分手:简单的了解这意思.三次握手是:客户端发送给服务端一个请求,服务端返回给客户端一个信息,之后服务端确认信息在发给服务端,确立建立好连接.四次分手是:客户端发送分手的请求给服务端,服务端接收到消息先给客户端发送一个信息等待处理客户端的信息,客户端信息处理完成之后在发送给客户端确认分手的信息,客户端在给服务端的一个确认信息.2.tcp和udp协议下的socket的区别:socket又称套接字,也是一个模块,我们通常用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的连接和通信.socket套接字有两种:基于文件型和基于网络型1.基于文件类型的套接字家族: 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2.基于网络型的套接字家族:AF_INETTCP:可靠的,面向连接的协议,传输效率低(发送缓存&接受缓存),面向字节流.使用TCP的应用;Web浏览器;文件传输程序.UDP:不可靠的,无连接的服务,传输效率高,一对一,一对多,多对一,多对多,面向报文,尽量女里服务,无拥塞控制.使用UDP的应用:域名系统;视频流;IP语音.澳门新濠3559 1澳门新濠3559 21.TCP协议下的socket通讯流程图片:澳门新濠3559 3澳门新濠3559 4tcp服务端

一、网络、网络编程的概念

  网络:网络是由节点和连线构成,表示诸多对象及其相互联系。在这里我们所说的是与编程有关的计算机网络,简单地说计算机网络是根据不同域名来区分网络的。

  网咯程序:可以分为基于应用的网络程序和基于浏览器的网络程序。例如,qq、微信、微博等就是基于应用的网络程序,而百度、知乎、博客网等是基于浏览器的网络程序。

         所有的网络程序都是通过网络通信进行联系的。

  网络实现通信的条件:

    硬件条件:网卡和网线,网卡上要有全球唯一的mac地址。

    arp协议——通过ip地址就能找到mac地址

    交换机——解决多台机器之间的通信问题。

  1. 架构 (重点)

架构:

  我们了解的涉及到两个程序之间通讯的应用大致可以分为两种:

  第一种是应用类:qq、微信、网盘、优酷这一类是属于需要安装的桌面应用(c/s架构)

  第二种是web类:比如百度、知乎、博客园等使用浏览器访问就可以直接使用的应用(b/s架构)

  这些应用的本质其实都是两个程序之间的通讯。而这两个分类又对应了两个软件开发的架构~

最简单的:c/s就是端游,需要下载客户端b/s就是页游,不需要客户端,需要网页端

import socketserver = socket.socket()server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) # 端口号可以多次使用ip_port = ('127.0.0.1',8001)server.bindserver.listen ##在客户端连接后,还可以连接3个while 1:    conn,addr = server.accept()    while 1:        from_client_msg = conn.recv        print('来自客户端的消息:',from_client_msg.decode        if from_client_msg.decode == 'byebye':            break        to_client_msg = input('来自服务端说:')        conn.send(to_client_msg.encode

二、软件开发的架构模式

  两个程序之间通讯的应用大致可以分为两种:第一种是应用类:qq、微信、网盘、优酷这一类是属于需要安装的桌面应用;第二种是web类:比如百度、知乎、博客园等使用

浏览器访问就可以直接使用的应用。这些应用的本质其实都是两个程序之间的通讯。而这两个分类又对应了两个软件开发的架构模式。

  1)C/S架构

    C/S即:Client与Server ,中文意思:客户端与服务器端架构,这种架构也是从用户层面(也可以是物理层面)来划分的。 

        服务端(Server):我一直运行,等待服务别人;客户端(Client):我需要使用时,我才使用服务。

  2)B/S架构 

    B/S即:Browser与Server,中文意思:浏览器端与服务器端架构,这种架构是从用户层面来划分的。

        Browser浏览器,其实也是一种Client客户端,只是这个客户端不需要大家去安装什么应用程序,只需在浏览器上通过HTTP请求服务器端相关的资源(网页资源),

澳门新濠3559,        客户端Browser浏览器就能进行增删改查。

    B/S架构火的两点原因:(1)不需要额外的安装客户端了,只需要一个网址就可以访问;(2)轻量级

  • 使用成本低。

  3)C/S与B/S两者的关系:B/S是C/S的一种特殊形式。

    C / S  架构 : client 客户端(APP) 和 server 服务器端

1.c/s架构(优势 : 能充分发挥PC机的性能):

C/S即:Client与Server ,中文意思:客户端与服务器端架构,这种架构也是从用户层面(也可以是物理层面)来划分的。

这里的客户端一般泛指客户端应用程序EXE,程序需要先安装后,才能运行在用户的电脑上,对用户的电脑操作系统环境依赖较大。

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tcp客户端

三、计算机网络的发展史及基础网络概念

  1)发展史

    早期:联机(网线)——以太网(局域网和交换机)——广域网和路由器——tcp协议和udp协议

  2)重要的网络概念

    mac地址:物理地址或硬件地址,用来定义网络设备的位置。

        head中包含的源和目标地址由来:ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址。

        mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

    ip地址与ip协议:规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为ip地址。

        广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示;

        范围0.0.0.0-255.255.255.255;

        一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1

    端口:"端口"是英文port的意译,可以认为是设备与外界通讯交流的出口。因此ip地址精确到具体的一台电脑,而端口精确到具体的程序。

        端口号——找到程序,网络相关的程序才需要开一个端口,为的是找到计算机上唯一的程序

        cmd命令:netstat -an 查看所有端口号 在计算机上,每一个通信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,不可能在同一时间有两个程序占用同一个端口。

        端口范围;0-65535,一般情况下习惯用8000之后的端口。

    arp协议——查询ip地址与mac地址组件的关系

        地址解析协议,即ARP(Address Resolution Protocol),是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

        ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等,通过ip找到mac。

    网关的概念——局域网中的机器想要局域网外的机器,需要要通过网关访问。

    子网掩码——通过ip地址与子网掩码按位与运算,判断任意两个IP地址是否处在同一个子网络。

  3)ip和端口间的关系

    ip——确定唯一的一台机器

    端口——确定唯一的程序

    ip+端口——找到唯一的一台机器的唯一的程序

  4)tcp协议和udp协议

    tcp协议:可靠的、面向连接、耗时长,tcp是因特网中的传输层协议。

      三次握手:使用三次握手协议建立连接。

      四次挥手:建立一个连接需要三次握手,而终止一个连接要经过四次握手,这是由TCP的半关闭(half-close)造成的。

    udp协议:不可靠的、无连接、效率高,udp也是传输层的协议。

    tcp和udp的对比:

      TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前,必须先在双方之间建立一个TCP连接,之后才能传输数据。

        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,但是并不能保证它们能到达目的地。

         由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快。

   5)必须清楚

      ip协议属于网络osi七层协议中的哪一层?——网络层

      tcp和udp协议属于传输层

      arp协议属于数据链路层

      能充分发挥pc机的性能

2.b/s架构(B / S架构 统一了应用的接口.):

B/S即:Browser与Server,中文意思:浏览器端与服务器端架构,这种架构是从用户层面来划分的。

Browser浏览器,其实也是一种Client客户端,只是这个客户端不需要大家去安装什么应用程序,只需在浏览器上通过HTTP请求服务器端相关的资源(网页资源),客户端Browser浏览器就能进行增删改查。

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import socket client = socket.socket()client.connect(('127.0.0.1',8001)) while 1:    to_server_msg = input    client.send(to_server_msg.encode)    if to_server_msg == 'byebye':        break    from_sever_msg = client.recv    print('来自服务端的消息:',from_sever_msg.decode client.close()

四、socket概念

  1)socket层

    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。

  其实站在你的角度上看,socket就是一个模块。我们通过调用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的连接和通信。
也有人将socket说成ip+port,因为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。
所以我们只要确立了ip和port就能找到一个应用程序,并且使用socket模块来与之通信。

  2)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。 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)

4)tcp协议和udp协议

  TCP(Transmission Control Protocol)可靠的、面向连接的协议(eg:打电话)、传输效率低全双工通信(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、无连接的服务、传输效率高(发送前时延小),一对一、一对多、多对一、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)。

我知道说这些你们也不懂,直接上图。

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    B / S 架构 : browser 浏览器 和 server 服务器  (延伸于c/s架构)

网络基础:

早期:联机

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以太网:局域网和交换机

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2.udp协议下的socket通讯流程图片:澳门新濠3559 10澳门新濠3559 11udp一个服务端对应一个客户端的:一个服务端:

五、套接字(Socket)的使用

具体可以分为两类:基于tcp协议的socket和基于udp协议的socket

1)基于tcp协议的socket

tcp是基于连接的,必须先启动服务器,然后再启动客户端去连接服务端。

Server端 

 1 import socket
 2 
 3 sk = socket.socket()    #创建服务端套接字对象
 4 
 5 sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字上
 6 
 7 sk.listen()            #监听连接
 8 
 9 conn,addr = sk.accept()     #接收客户端连接
10 ret = conn.recv(1024)        #接收客户端信息
11 
12 print(ret)                   #打印客户端信息
13 conn.send(b'hi')          #向客户端发送信息
14 
15 conn.close()               #关闭客户端套接字
16 sk.close()                   #关闭服务器套接字

   Client端

 1  import socket
 2   
 3  sk = socket.socket()   #创建客户端套接字对象
 4 
 5  sk.connect(('127.0.0.1',8898))  #尝试创建连接
 6   
 7  sk.send(b'hello')
 8  ret = sk.recv(1024)  #对话
 9  print(ret)
10 
11  sk.close()      #关闭客户端套接字      

问题:在重启服务端时可能会出现以下错误

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  解决方法:

 1 #加入一条socket配置,重用ip和端口
 2 import socket
 3 
 4 from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
 5 
 6 sk = socket.socket()
 7 
 8 sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加
 9 sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
10 sk.listen()          #监听链接
11 
12 conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接
13 ret = conn.recv(1024)   #接收客户端信息
14 print(ret)              #打印客户端信息
15 conn.send(b'hi')        #向客户端发送信息
16 
17 conn.close()       #关闭客户端套接字
18 sk.close()        #关闭服务器套接字(可选)

   2)基于udp协议的socket

    udp是无链接的,启动服务之后可以直接接受消息,不需要提前建立链接

   (1)简单使用

    Server端

 1 #简单使用
 2 # udp的server不需要进行监听也不要建立连接
 3 #在启动服务器之后只能被动地等待客户端发送信息过来
 4 #客户端发信息时会自带地址信息
 5 #服务端信息回复的时候,还需要把对方的地址填写上
 6 
 7 import socket
 8 sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)  #DGRAM datagram,创建服务器的一个套接字
 9 sk.bind(('127.0.0.1',8080))     #绑定服务器套接字
10 
11 msg,addr = sk.recvfrom(1024)
12 print(msg..decode('utf-8'))
13 
14 sk.sendto(b'bye',addr)           #对话(发送或接收)
15 sk.close()                              #关闭服务器套接字    

    Client端

#简单使用
import socket
sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)  #创建一个客户端的套接字
ip_port = ('127.0.0.1',8080)

sk.sendto(b'hello',ip_port)       #对话
ret,addr = sk.recvfrom(1024)
print(ret.decode('utf-8'))

   (2)qq聊天

   1)初步设计:qq   用while实现信息循环,通过info来改变信息

   Server端

 1 import socket
 2 sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)#创建一个服务器套接字
 3 sk.bind(('127.0.0.1',8080))     #绑定服务器套接字
 4 
 5 while True:                                        #对话
 6     msg,addr = sk.recvfrom(1024)
 7     print(msg.decode('utf-8'))
 8     # print(addr)
 9     info = input('>>>').encode('utf-8')
10     sk.sendto(info,addr)
11 
12 sk.close()      

     Client2端

 1 import socket
 2 sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)   #创建客户端一个套接字
 3 ip_port = ('127.0.0.1',8080)
 4 
 5 while True:                                                           #对话
 6     info = input('二哥:').encode('utf-8')
 7     sk.sendto(info,ip_port)
 8     msg,addr = sk.recvfrom(1024)
 9     print(msg.decode('utf-8'))
10 
11 sk.close()

   ClientT端

 1 import socket
 2 sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM) #创建客户端的一个套接字
 3 ip_port = ('127.0.0.1',8080)
 4 
 5 while True:                                                   #对话
 6     info = input('tiger:').encode('utf-8')
 7     sk.sendto(info,ip_port)
 8     msg,addr = sk.recvfrom(1024)
 9     print(msg.decode('utf-8'))
10 
11 sk.close()

   2)对qq聊天的改善

   Server端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket
 3 ip_port=('127.0.0.1',8081)       #地址
 4 udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#创建一个服务器套接字
 5 udp_server_sock.bind(ip_port)  #绑定服务器套接字
 6 
 7 while True:                                            #对话
 8     qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024)
 9     print('来自[%s:%s]的一条消息:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8')))
10     back_msg=input('回复消息: ').strip()
11 
12     udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)

    Client端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket
 3 BUFSIZE=1024
 4 udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#成绩客户端的一个套接字
 5 
 6 qq_name_dic={                                  #聊天对象
 7     '金老板':('127.0.0.1',8081),
 8     '哪吒':('127.0.0.1',8081),
 9     'egg':('127.0.0.1',8081),
10     'yuan':('127.0.0.1',8081),
11 }
12 
13 
14 while True:                                        
15     qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()
16     while True:                      #对话
17         msg=input('请输入消息,回车发送,输入q结束和他的聊天: ').strip()
18         if msg == 'q':break
19         if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue
20         udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name])
21 
22         back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
23         print('来自[%s:%s]的一条消息:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8')))
24 
25 udp_client_socket.close()

  (3)时间服务器

   Server端

 1 # _*_coding:utf-8_*_
 2 from socket import *
 3 from time import strftime
 4 
 5 ip_port = ('127.0.0.1', 9000)
 6 bufsize = 1024
 7 
 8 tcp_server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
 9 tcp_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
10 tcp_server.bind(ip_port)
11 
12 while True:
13     msg, addr = tcp_server.recvfrom(bufsize)
14     print('===>', msg)
15 
16     if not msg:
17         time_fmt = '%Y-%m-%d %X'
18     else:
19         time_fmt = msg.decode('utf-8')
20     back_msg = strftime(time_fmt)
21 
22     tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'), addr)
23 
24 tcp_server.close()
25 
26 server

   Client端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 from socket import *
 3 ip_port=('127.0.0.1',9000)
 4 bufsize=1024
 5 
 6 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
 7 
 8 while True:
 9     msg=input('请输入时间格式(例%Y %m %d)>>: ').strip()
10     tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)
11 
12     data=tcp_client.recv(bufsize)
13 
14 client

      B / S 架构统一了应用的接口

ip地址与ip协议:

  • 规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为ip地址,广泛采用的v4版本即ipv4,它规定网络地址由32位2进制表示
  • 范围0.0.0.0-255.255.255.255
  • 一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1
import socketudp_server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)ip_port = ('127.0.0.1',8002)udp_server.bindfrom_client_msg,client_add = udp_server.recvfromudp_server.sendto(b'gunduzi',client_add)

 六、socket参数的详解

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

 创建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 域实际上是使用本地 socket 文件来通信)
type 套接字类型应为SOCK_STREAM(默认值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其他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)面向连接的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 协议号通常为零,可以省略,或者在地址族为AF_CAN的情况下,协议应为CAN_RAW或CAN_BCM之一。
fileno 如果指定了fileno,则其他参数将被忽略,导致带有指定文件描述符的套接字返回。
与socket.fromfd()不同,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。

  2. 通信

端口:

  我们知道,一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务,比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等,这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么问题来了,主机是怎样区分不同的网络服务呢?举个栗子,For Example,当你和你的朋友聊QQ的时候,你把一条信息发送给对方,为什么那条消息能显示到对方电脑上的QQ对话框,而不是显示到微信的对话框??显然不只有一个ip地址是不行的,因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。ip找到对应主机,端口找到主机中某一个服务。

一个客户端:

    澳门新濠3559 13

 

       参数一:地址簇

    socket.AF_INET IPv4(默认)
    socket.AF_INET6 IPv6

    socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信

  参数二:类型

    socket.SOCK_STREAM  流式socket , for TCP (默认)
    socket.SOCK_DGRAM   数据报式socket , for UDP

    socket.SOCK_RAW 原始套接字,普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文,而SOCK_RAW可以;其次,SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文;此外,利  用原始套接字,可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。
    socket.SOCK_RDM 是一种可靠的UDP形式,即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问,在需要执行某些特殊操作时使用,如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
    socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务

  参数三:协议(这个参数用默认的就好,所以在我们创建对象的时候没有使用此参数,忘记这个参数吧)

    0  (默认)与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ,则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议'

    同一台电脑上俩个py程序通信 : 打开一个文件

mac地址:

  head中包含的源和目标地址由来:ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址。

  mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

import socketudp_client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)ip_port =('127.0.0.1',8002)udp_client.sendto(b'hello',ip_port)from_server_msg,server_addr = udp_client.recvfromprint(from_server_msg,server_addr)

七、黏包 

  黏包现象

  让我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序(命令ls -l ; lllllll ; pwd)

res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)

的结果的编码是以当前所在的系统为准的,如果是windows,那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的,在接收端需要用GBK解码

且只能从管道里读一次结果

注意

 同时执行多条命令之后,得到的结果很可能只有一部分,在执行其他命令的时候又接收到之前执行的另外一部分结果,这种显现就是黏包。

  (1)远程执行命令

    Server端

 1 #server 下发命令 给client
 2 import socket
 3 
 4 sk = socket.socket()
 5 sk.bind(('127.0.0.1',8080))
 6 sk.listen()
 7 conn,addr = sk.accept()
 8 
 9 while True:
10     cmd = input('>>>')
11     if cmd == 'q':
12         conn.send(b'q')
13         break
14     conn.send(cmd.encode('gbk'))
15     res = conn.recv(1024).decode('gbk')
16     print(res)
17 conn.close()
18 sk.close()

   Client端

 1 #client 接收命令
 2 import socket
 3 import subprocess
 4 
 5 sk = socket.socket()
 6 sk.connect(('127.0.0.1',8080))
 7 while True:
 8     cmd = sk.recv(1024).decode('gbk')
 9     if cmd == 'q':
10         break
11     res = subprocess.Popen(cmd,shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
12 
13     sk.send(res.stdout.read())
14     sk.send(res.stderr.read())
15 sk.close()

  (2)基于tcp协议实现的黏包

   tcp - Server** **

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 from socket import *
 3 import subprocess
 4 
 5 ip_port=('127.0.0.1',8888)
 6 BUFSIZE=1024
 7 
 8 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
 9 tcp_socket_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
10 tcp_socket_server.bind(ip_port)
11 tcp_socket_server.listen(5)
12 
13 while True:
14     conn,addr=tcp_socket_server.accept()
15     print('客户端',addr)
16 
17     while True:
18         cmd=conn.recv(BUFSIZE)
19         if len(cmd) == 0:break
20 
21         res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,
22                          stdout=subprocess.PIPE,
23                          stdin=subprocess.PIPE,
24                          stderr=subprocess.PIPE)
25 
26         stderr=res.stderr.read()
27         stdout=res.stdout.read()
28         conn.send(stderr)
29         conn.send(stdout)
30 
31 tcp - server

tcp - client 

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket
 3 BUFSIZE=1024
 4 ip_port=('127.0.0.1',8888)
 5 
 6 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 7 res=s.connect_ex(ip_port)
 8 
 9 while True:
10     msg=input('>>: ').strip()
11     if len(msg) == 0:continue
12     if msg == 'quit':break
13 
14     s.send(msg.encode('utf-8'))
15     act_res=s.recv(BUFSIZE)
16 
17     print(act_res.decode('utf-8'),end='')
18 
19 tcp - client

  (3)基于udp实现的黏包

 udp - server

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 from socket import *
 3 import subprocess
 4 
 5 ip_port=('127.0.0.1',9000)
 6 bufsize=1024
 7 
 8 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
 9 udp_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1)
10 udp_server.bind(ip_port)
11 
12 while True:
13     #收消息
14     cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize)
15     print('用户命令----->',cmd)
16 
17     #逻辑处理
18     res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
19     stderr=res.stderr.read()
20     stdout=res.stdout.read()
21 
22     #发消息
23     udp_server.sendto(stderr,addr)
24     udp_server.sendto(stdout,addr)
25 udp_server.close()
26 
27 udp - server

 udp - client

 1 from socket import *
 2 ip_port=('127.0.0.1',9000)
 3 bufsize=1024
 4 
 5 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
 6 
 7 
 8 while True:
 9     msg=input('>>: ').strip()
10     udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port)
11     err,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
12     out,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
13     if err:
14         print('error : %s'%err.decode('utf-8'),end='')
15     if out:
16         print(out.decode('utf-8'), end='')
17 
18 udp - client

   注意:只有TCP有粘包现象,UDP永远不会粘包

    俩个电脑通信 : 连一个网线

arp协议 ——查询IP地址和MAC地址的对应关系

  地址解析协议,即ARP(Address Resolution Protocol),是根据目标IP地址获取目标物理地址的一个TCP/IP协议。

  主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机,并接收返回消息,以此确定目标的物理地址。

  收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间,下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。

  地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的,网络上的主机可以自主发送ARP应答消息,其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存;由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文,使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机,这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。 

广域网和路由器

澳门新濠3559 14

udp一个服务端对应多个客户端的:服务端:

  黏包成因

  (1)TCP协议中的数据的传递

   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会将这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。如果本机的MTU比网关的MTU大,大的数据包就会被拆开来传送,这样会产生很多数据包碎片,增加丢包率,降低网络速度。

   面向流的通信特点和Nagle算法

TCP(transport control protocol,传输控制协议)是面向连接的,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,因此,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),
将多次间隔较小且数据量小的数据,合并成一个大的数据块,然后进行封包。
这样,接收端,就难于分辨出来了,必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。 
对于空消息:tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需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,
即便是你输入的是空内容(直接回车),也可以被发送,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,己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的,但是会粘包。

 基于tcp协议的黏包现象成因

澳门新濠3559 15

发送端可以是一K一K地发送数据,而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据,当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整体,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,因此TCP协议是面向流的协议,
这也是容易出现粘包问题的原因。
而UDP是面向消息的协议,每个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是很不同的。
怎样定义消息呢?可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息,需要明白的是当对方send一条信息的时候,无论底层怎样分段分片,TCP协议层
会把构成整条消息的数据段排序完
成后才呈现在内核缓冲区。

socket数据传输过程中的用户态与内核态说明

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,发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的,TCP为提高传输效率,发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少,通常

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。

(2)UDP不会发生黏包

UDP(user datagram protocol,用户数据报协议)是无连接的,面向消息的,提供高效率服务。 
不会使用块的合并优化算法,, 由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接字缓冲区)采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包,
在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息),这样,对于接收端来说,就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。 
对于空消息:tcp是基于数据流的,于是收发的消息不能为空,这就需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,
即便是你输入的是空内容(直接回车),也可以被发送,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)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y;x数据就丢失,
这意味着udp根本不会粘包,但是会丢数据,不可靠。

 补充说明:

  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,如果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,由于TCP是数据流协议,因此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一定会一次性发送出去,如果这段数据比较长,
  会被分段发送,如果比较短,可能会等待和下一次数据一起发送。

    多个电脑通信 : 借助于交换机

路由器

  路由器(Router),是连接因特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号。 路由器是互联网络的枢纽,"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业,各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层(数据链路层),而路由发生在第三层,即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息,所以说两者实现各自功能的方式是不同的。

  路由器(Router)又称网关设备(Gateway)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器的路由功能来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。

import socketudp_server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)ip_port =('127.0.0.1', 8002)udp_server.bindwhile 1:    from_client_msg, client_addr = udp_server.recvfrom    print(from_client_msg.decode,client_addr)    to_client_msg = input    udp_server.sendto(to_client_msg.encode,client_addr) ##填写地址是区分一下你对应的端口

 **会发生黏包的两种情况**

  **(1)情况一 发送方缓存机制**  

   发送端需要等缓冲区满才发送出去,造成粘包(发送数据时间间隔很短,数据了很小,会合到一起,产生粘包)

   Server端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 from socket import *
 3 ip_port=('127.0.0.1',8080)
 4 
 5 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
 6 tcp_socket_server.bind(ip_port)
 7 tcp_socket_server.listen(5)
 8 
 9 
10 conn,addr=tcp_socket_server.accept()
11 
12 
13 data1=conn.recv(10)
14 data2=conn.recv(10)
15 
16 print('----->',data1.decode('utf-8'))
17 print('----->',data2.decode('utf-8'))
18 
19 conn.close()
20 
21 #服务端

  Client端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket
 3 BUFSIZE=1024
 4 ip_port=('127.0.0.1',8080)
 5 
 6 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 7 res=s.connect_ex(ip_port)
 8 
 9 
10 s.send('hello'.encode('utf-8'))
11 s.send('egg'.encode('utf-8'))
12 
13 #客户端

 (2)情况一 接收方缓存机制  

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

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 from socket import *
 3 ip_port=('127.0.0.1',8080)
 4 
 5 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
 6 tcp_socket_server.bind(ip_port)
 7 tcp_socket_server.listen(5)
 8 
 9 
10 conn,addr=tcp_socket_server.accept()
11 
12 
13 data1=conn.recv(2) #一次没有收完整
14 data2=conn.recv(10)#下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的
15 
16 print('----->',data1.decode('utf-8'))
17 print('----->',data2.decode('utf-8'))
18 
19 conn.close()
20 
21 #服务端

   Client端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket
 3 BUFSIZE=1024
 4 ip_port=('127.0.0.1',8080)
 5 
 6 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 7 res=s.connect_ex(ip_port)
 8 
 9 
10 s.send('hello egg'.encode('utf-8'))
11 
12 #客户端

  (3)总结

黏包现象只发生在tcp协议中:

1.从表面上看,黏包问题主要是因为发送方和接收方的缓存机制、tcp协议面向流通信的特点。

2.实际上,主要还是因为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造成的

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局域网

  局域网(Local Area Network,LAN)是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

客户端:

   黏包的解决方案

  (1)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,所以解决粘包的方法就是围绕,如何让发送端在发送数据前,

  把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓,然后接收端来一个死循环接收完所有数据。

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   Server端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket,subprocess
 3 ip_port=('127.0.0.1',8080)
 4 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 5 s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
 6 
 7 s.bind(ip_port)
 8 s.listen(5)
 9 
10 while True:
11     conn,addr=s.accept()
12     print('客户端',addr)
13     while True:
14         msg=conn.recv(1024)
15         if not msg:break
16         res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,
17                             stdin=subprocess.PIPE,
18                          stderr=subprocess.PIPE,
19                          stdout=subprocess.PIPE)
20         err=res.stderr.read()
21         if err:
22             ret=err
23         else:
24             ret=res.stdout.read()
25         data_length=len(ret)
26         conn.send(str(data_length).encode('utf-8'))
27         data=conn.recv(1024).decode('utf-8')
28         if data == 'recv_ready':
29             conn.sendall(ret)
30     conn.close()
31 
32 # 服务端

     Client端

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket,time
 3 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 4 res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
 5 
 6 while True:
 7     msg=input('>>: ').strip()
 8     if len(msg) == 0:continue
 9     if msg == 'quit':break
10 
11     s.send(msg.encode('utf-8'))
12     length=int(s.recv(1024).decode('utf-8'))
13     s.send('recv_ready'.encode('utf-8'))
14     send_size=0
15     recv_size=0
16     data=b''
17     while recv_size < length:
18         data+=s.recv(1024)
19         recv_size+=len(data)
20 
21 
22     print(data.decode('utf-8'))
23 
24 #客户端

存在的问题:
程序的运行速度远快于网络传输速度,所以在发送一段字节前,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

  (2)解决方案二——采用struct模块进行改进

刚刚的方法,问题在于我们我们在发送

我们可以借助一个模块,这个模块可以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之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停止,就能刚好不多不少的接收完整的数据了。

Struct模块

该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes

import json,struct
#假设通过客户端上传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,需要序列化并且转为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) #然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,得到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,比如
real_data_len=s.recv(header['file_size'])
s.recv(real_data_len)

   struct用法参照:

*   *使用struct解决黏包

    借助struct模块,我们知道长度数字可以被转换成一个标准大小的4字节数字。因此可以利用这个特点来预先发送数据长度。

发送时 接收时
先发送struct转换好的数据长度4字节 先接受4个字节使用struct转换成数字来获取要接收的数据长度
再发送数据 再按照长度接收数据

澳门新濠3559 18澳门新濠3559 19

 1 import socket,struct,json
 2 import subprocess
 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 4 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加
 5 
 6 phone.bind(('127.0.0.1',8080))
 7 
 8 phone.listen(5)
 9 
10 while True:
11     conn,addr=phone.accept()
12     while True:
13         cmd=conn.recv(1024)
14         if not cmd:break
15         print('cmd: %s' %cmd)
16 
17         res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
18                              shell=True,
19                              stdout=subprocess.PIPE,
20                              stderr=subprocess.PIPE)
21         err=res.stderr.read()
22         print(err)
23         if err:
24             back_msg=err
25         else:
26             back_msg=res.stdout.read()
27 
28 
29         conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度
30         conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容
31 
32     conn.close()
33 
34 服务端(自定制报头)

服务端(自定义报头)

澳门新濠3559 20澳门新濠3559 21

 1 #_*_coding:utf-8_*_
 2 import socket,time,struct
 3 
 4 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 5 res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080))
 6 
 7 while True:
 8     msg=input('>>: ').strip()
 9     if len(msg) == 0:continue
10     if msg == 'quit':break
11 
12     s.send(msg.encode('utf-8'))
13 
14 
15 
16     l=s.recv(4)
17     x=struct.unpack('i',l)[0]
18     print(type(x),x)
19     # print(struct.unpack('I',l))
20     r_s=0
21     data=b''
22     while r_s < x:
23         r_d=s.recv(1024)
24         data+=r_d
25         r_s+=len(r_d)
26 
27     # print(data.decode('utf-8'))
28     print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
29 
30 客户端(自定制报头)

客户端(自定义报头)

     socket的更多方法介绍

澳门新濠3559 22澳门新濠3559 23

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

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,也就是说可能无法发送string中所有的数据。如果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的所有数据,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 worldn')

#buffer = 'Hello worldn'
#while buffer:
#    bytes = sock.send(buffer)
#    buffer = buffer[bytes:]

send和sendall方法

更多方法

澳门新濠3559 24澳门新濠3559 25

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

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,也就是说可能无法发送string中所有的数据。如果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的所有数据,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 worldn')

#buffer = 'Hello worldn'
#while buffer:
#    bytes = sock.send(buffer)
#    buffer = buffer[bytes:]

send和sendall方法

send和sendall

 

子网掩码

  所谓”子网掩码”,就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址,也是一个32位二进制数字,它的网络部分全部为1,主机部分全部为0。比如,IP地址172.16.10.1,如果已知网络部分是前24位,主机部分是后8位,那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000,写成十进制就是255.255.255.0。

  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地址与子网掩码分别进行AND运算(两个数位都为1,运算结果为1,否则为0),然后比较结果是否相同,如果是的话,就表明它们在同一个子网络中,否则就不是。 

澳门新濠3559 26澳门新濠3559 27

比如,已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0,请问它们是否在同一个子网络?两者与子网掩码分别进行AND运算,

172.16.10.1:10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0



172.16.10.2:10101100.00010000.00001010.000000010
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
结果都是172.16.10.0,因此它们在同一个子网络。

例如

View Code

总结一下,IP协议的作用主要有两个,一个是为每一台计算机分配IP地址,另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

import socketudp_client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)ip_port = ('127.0.0.1',8002)while 1:    to_server_msg = input    udp_client.sendto(to_server_msg.encode, ip_port)    from_server_msg,server_addr = udp_client.recvfrom    print('服务端说:',from_server_msg.decode,server_addr)

 八、验证客户端链接的合法性

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

澳门新濠3559 28澳门新濠3559 29

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

secret_key=b'linhaifeng bang bang bang'
def conn_auth(conn):
    '''
    认证客户端链接
    :param conn:
    :return:
    '''
    print('开始验证新链接的合法性')
    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('该链接不合法,关闭')
        conn.close()
        return
    print('链接合法,开始通信')
    while True:
        data=conn.recv(bufsize)
        if not data:break
        conn.sendall(data.upper())

def server_handler(ip_port,bufsize,backlog=5):
    '''
    只处理链接
    :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('新连接[%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

服务端

澳门新濠3559 30澳门新濠3559 31

#_*_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链接
    :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)

客户端(合法)

澳门新濠3559 32澳门新濠3559 33

#_*_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)

客户端(非法,不知道加密方式)

澳门新濠3559 34澳门新濠3559 35

#_*_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链接
    :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)

客户端(非法,不知道secret_key)

  (1).网卡 : mac地址(具有唯一性) : 物理地址,可以唯一标示某一台电脑 ; 

tcp协议和udp协议

  用于应用程序之间的通信。如果说ip地址和mac地址帮我们确定唯一的一台机器,那么我们怎么找到一台机器上的一个软件呢?

tcp协议:

  当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时,它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后,TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。

  这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路,直到它被一方或双方关闭为止。

澳门新濠3559 36

 

  

三次握手(一定是client先发起请求):

  • a 客户端发起请求连接服务器
  • b 服务器返回 : 接收到请求,并要求连接客户端
  • c 客户端回复 : 可以连接

四次挥手(谁先发起断开连接的请求都可以):

  • a 客户端发起断开连接的请求:意思是: 我想和你断开连接,我没有数据要继续发送了,但是如果你有数据需要发送,我可以继续接收
  • b 服务器回复 : 我接收到你的请求了
  • c 服务器发送 : 我已经准备好断开连接了
  • d 客户端回复 : 收到你的信息,断开连接

这里我们列出两个简易描述socket各个参数和方法的图,socket类型:澳门新濠3559 37澳门新濠3559 38socket各个方法的解释:澳门新濠3559 39澳门新濠3559 40

九、socketserver

解读socketserver源码 —— http://www.cnblogs.com/Eva-J/p/5081851.html 

澳门新濠3559 41澳门新濠3559 42

import socketserver
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):   #self.request相当于conn
        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允许服务器重用地址
    socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True
    # 创建一个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,除非强制停止程序
    server.serve_forever()

server端

server端

澳门新濠3559 43澳门新濠3559 44

import socket

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

# 创建一个socket链接,SOCK_STREAM代表使用TCP协议
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
    sock.connect((HOST, PORT))          # 链接到客户端
    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))

client

client端

 

       生产厂商遵循国际标准生产

udp协议:

  相对TCP协议而言,UDP协议

       当应用程序希望通过UDP与一个应用程序通信时,传输数据之前源端和终端不建立连接。

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

  (2).IP地址 : 标识计算机在网络地址中的地址 , 四位 , 以 . 分割 , 十进制

tcp和udp的对比:

  tcp 协议 : 可靠的,面向连接的,面向字节流形式的传输方式

      udp协议 : 不可靠的,不面向连接的,面向数据报的传输方式,但是它快

澳门新濠3559 45

 

 

互联网协议与osi模型

互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

澳门新濠3559 46

每层运行常见物理设备

澳门新濠3559 47

每层运行常见的协议

澳门新濠3559 48

澳门新濠3559 49

socket模块

socket层:

澳门新濠3559 50

理解socket:

  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。

     过程 : 机器1发送请求 : 自身ip和mac信息和目的机信息的ip地址(想通过ip地址查找

 socket(套接字)初使用:

      mac地址然后通信),单播发送给交换机,交换机在本地学习记录信息,交换机通过广

基于tcp协议的socket

tcp是基于链接的,必须先启动服务端,然后再启动客户端去链接服务端

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()          #监听链接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接
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()           # 创建客户套接字
sk.connect(('127.0.0.1',8898))    # 尝试连接服务器
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

      播的形式发送,目的机接收确认信息后,单播发送给交换机,交换机此时可以单播发送给

基于UDP协议的socket

udp是无链接的,启动服务之后可以直接接受消息,不需要提前建立链接

简单使用 

server端

import socket
udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)   #创建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)

 

      机器1,因为之前已经记录了及其地址信息,所以不需要广播,机器1和目的机相互知道

      物理地址后便可以直接相互通信,不用经过交换机.

    (3).arp协议 : 将IP地址获取目标mac地址的一个协议(过程)

    (4).端口 : 操作系统为本机上每一个运行程序都随机分配一个端口,其他电脑上的程序可以

     通过端口获取到这个程序

澳门新濠3559 51

    (5).IP地址+端口  能唯一找到某台电脑上的某一个服务程序

    (6).路由器 : 连接不同网段,路由

    (7).网关 : 类似于局域网的入口出口

    (8).网段 : 一个局域网的IP地址范围

    (9).子网掩码 : 子网掩码 & IP 地址 得到网段

    (10). osi 五层模型

      应用层  ;  传输层 ; 网络层 ;  数据链路层 ; 物理层

 

    互联网协议与osi模型

      每层运行常见物理设备

澳门新濠3559 52

    hattp协议:超文本传输协议 ;   ftp协议 : 上传与下载协议

 

  osi模型 (层层包装)

澳门新濠3559 53

 

二 , socket模块

 1,

澳门新濠3559 54

 用户运行通信类应用时调用socket模块,进行执行,通过选用tpc / udp 协议传输到目的通信类应用

      

 2. socket又叫套接字,有很多类型,(只了解俩种)

  1. 基于文件类型的套接字 AF_UNIX (早期socket是源自于unix系统而研发的一种功能,主要是

   为了同一台脑上多个程序直接通信)

  2. 基于网络类型的套接字 AF_INET

 3. tpc协议和udp协议

澳门新濠3559 55

  tpc 双方相互知道地址(全双工) ; udp 只要知道对方地址就可以发送消息,不保证数据安全但是传输快

  基于tpc协议 : SOCK_STRFAM    基于udp协议 : SDCK_DGRAM

服务器端

import socket


sk = socket.socket()    #创建对象  默认基于网络类型的TPC协议

sk.bind(('127.0.0.1',18080)) # 绑定一个'ip',端口  端口范围 0-65535 但是 0-1023 不能用 
sk.listen() #同时能接受的连接(类似于手机中的开机)  

conn,addr = sk.accept() #等待接收客户端的连接 accept会接收客户端的俩个连接(等待等待)
#print(conn) #family,type等  服务端的地址信息 和客户端的地址信息
#print(addr ) #客户端的IP地址,和端口 元组类型

#相互通信 
msg_r = conn.recv(1024) #接收数据大小 1024个字节 
print(msg_r.decode('utf-8')) #同时也需要解码  

conn.close() #关闭服务(类似于手机中的挂断电话) 
sk.close() #关闭程序(类似于手机中的关机)  



客户端 
import socket 

sk = socket.socket()

sk.connect(('127.0.0.1',18080)) #连接 服务器的地址
#sk.send(b'hello')
msg_s = input('>>')
sk.send(msg_s.encode('utf-8')) #若是中文需要转码  

sk.close()

 

 三次挥手,四次握手:

澳门新濠3559 56

澳门新濠3559 57

  三次握手:

   客户端首先发送请求连接服务器 ;

   服务器返回收到的请求,并要求连接客户端 ;

   客户端回复可以连接

  四次挥手 :

   (谁先发起断开连接的请求都可以)客户端发起断开连接的请求 ,但是还可以接受数据 ; 

   服务器回复接收到客户端的请求 ;

   服务器发送准备断开连接 ;

     客户端回复确认断开连接 

  

 重点 : arp协议 ;  

    路由器与交换机区别 ;  

    tcp协议和udp协议的特点,及tcp协议的编码 ;

    osi五层模型;

    挥手与握手.

 

 udp协议

  通信优势 : 允许一个服务器同时和多个客户端通信

 

#服务端

import socket
sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)#upd协议
sk.bind(('127.0.0.1',8090))  #绑定一个 ip 和端口

#收发

msg_r , addr = sk.recvfrom(1024)#接收来自哪里的消息 msg_r接收的信息,addr客户端地址
print(msg_r.decode('utf-8'))
msg_s = input(('>>'))    #只有客户端向服务器先发送后,服务器才能向客户端发送,否则服务器不知道客户端地址

sk.sendto(msg_s.encode('utf-8'),addr)#发给谁的消息  sendto(发送的消息 , 发送的目的地址)
sk.close()



#客户端

import socket
sk = socket.socket((type = socket.SOCK_DGRAM))

msg_s = input('>>')
sk.sendto(msg_s.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8090))
msg_r , addr = sk.recvfrom(1024)
print(msg_r.decode('utf-8'))

sk.close

 

 设置颜色

  结构 : 33[ 字体颜色,背景颜色  数据 33[ 0m   (第一个33为开始,第二个为恢复默认颜色)

#服务端

import socket
sk = socket.socket(type = socket.SOCK_DGRAM)#upd协议
sk.bind(('127.0.0.1',8090))  #绑定一个 ip 和端口
#根据每个客户端的名字加上颜色
dic = {'小红':'33[32m','金老板':'33[33m'}

#收发

msg_r , addr = sk.recvfrom(1024)#接收来自哪里的消息 msg_r接收的信息,addr客户端地址
msg_r = msg_r.decode('utf-8')
name = msg_r.split(':')[0].strip()
color = dic.get(name,' ')#获取字典中key对应的value值,没有返回空
print('%s %s 33[0m' % (color,msg_r))#按照结构排列

msg_s = input(('>>'))    #只有客户端向服务器先发送后,服务器才能向客户端发送,否则服务器不知道客户端地址

sk.sendto(msg_s.encode('utf-8'),addr)#发给谁的消息  sendto(发送的消息 , 发送的目的地址)
sk.close()



#客户端

import socket
sk = socket.socket((type = socket.SOCK_DGRAM))

msg_s = input('>>')
sk.sendto(msg_s.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8090))
msg_r , addr = sk.recvfrom(1024)
print(msg_r.decode('utf-8'))

sk.close

 

编辑:编程 本文来源:网卡上要有全球唯一的mac地址,网络基础和sock

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