Python网络编程之socket模块

1.网络协议

　　网络协议是网络中进行数据交换与传输所需的规则、标准或约定，得到实用主要由语法（数据与信息的结构形式）、语义和同步（事件的实现顺序）三个要素组成。

　　世界上最先提出的协议理论模型是由国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联基本参考模型（OSI），它采用的是七层协议的体系结构。虽然OSI清晰完整，但终因复杂又不实用而没有得到实用。另一方面，使用了简化的OSI的TCP/IP协议却得到了非常广泛的应用，它是一个四层的体系结构，包括应用层、运（传）输层、网际（络）层和网络接口层。

应用层 （FTP、SMTP、HTTP等）

传输层 （TCP、UDP）

网络层 （IP）

网络接口层

TCP/IP协议图

 　　TCP/IP协议其实是一个协议簇，不仅包括TCP和IP协议，还包括UDP、FTP、HTTP、SMTP等，此外还包括一些图中没显示的ICMP、ARP、RARP等协议。

　　这种分成的协议结构还表示出，上层协议需要传输的数据，应该交给它紧邻的下层。而应用层和传输分别有两个以上的协议，所以对于应用层来说，不同的协议数据可以通过传输层的不同协议来传输。

2、socket 模块

　　TCP/IP 协议中的 TCP 和 UDP 协议都通一种名为套接字（socket）来实现网络功能。套接字是一种类文件对象，它使程序能够接受客户端的连接或建立对客户端的连接，用以发送和接收数据。无论是客户端程序还是服务器端程序，为了进行网络通信，都要创建套接字对象。

　　在 Python 标准库中，使用 socket 模块中提供的 socket 对象，可以在计算机网络中建立服务器与客户端，并且能够进行通信。服务器端需要建立一个 socket 对象，并等待客户端的连接。客户端使用 socket 对象与服务器端进行连接，一旦连接成功，客户端和服务端就可以进行通信了。

　　socket 模块中的 socket 对象是 socket 网络编程的基础对象，其初始化原型

　　socket（family，type，proto）

　　其参数含义：

　　family：地址族，可选参数。默认AF_INET(IPv4)，也可以是AF_INET6 或者是 AF_UNIX；

　　type：socket 类型，可选参数。默认SOCK_STREAM(TCP协议)，可用SOCKET_DGRAM(UDP协议)；

　　proto：协议类型，可选参数。默认为0。

　　作为服务器端的 socket 对象主要应用以下常用方法：

　　1.bind(address)

　　其参数 address 是由IP地址和端口组成的元组，如‘('127.0.0.1', 1051)’ 。如果IP地址为空，则表示本机。它的作用是使用socket和服务器地址相关联。

　　2.listen(backlog)

　　参数backlog指定在拒接连接之前，操作系统允许它的最大挂起连接数量。最小值为0（如果用户使用了更小的值，则会自动被置为0），大部分程序最多设置为5就足够了。

　　该方法将socket设置为服务器模式，之后就可以电泳一下的accept()方法等待客户端的连接。

　　3.accept()

　　它会等待进入的连接，并返回一个由新建的与客户端的socket连接和客户端地址组成的元组，而客户的地址也是一个由客户端IP地址和端口组成的元组。

　　4.close()

　　这个方法的作用就是关闭该socket。停止本程序与服务器或客户端的连接。

　　5.recv(buffersize[,flag])

　　用于接受远程连接发来的信息，并返回该信息，其类型为bytes。buffersize可以设定缓冲区的大小。

　　6.send(data[,flags])

　　用于向连接的远端发送信息，data应该是bytes类型的数据。其返回值为一已传送的字节数。其传输的数据长度有一定的限度。

　　7.sendall(data[,flags])

　　这个方法与send()方法相似，但是有时候在传输数据时，由于数据过多，用send()方法无法一次性传输，用sendall()方法可以解决这一问题，而sendall()也是通过循环运行send()方法来进行传输。

　　而建立服务器端的socket就要依次使用这几个方法，其基本顺序为:

　

3.创建一个服务器端 　

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import socket

sk = socket.socket() #创建socket对象
address = ('127.0.0.1', 8001) 
sk.bind(address) #绑定本机地址
sk.listen(5) #监听
print('waiting...')
conn,addr = sk.accept() #等待客户端连接

while True:
    #防止客户端异常关闭，导致服务器端程序出错
    try: 
        data = conn.recv(1024)
    except Exception:
        data = None
    #当客户端传送的数据为空时，关闭服务器端与客户端之间的连接，等待其他客户端连接
    if not data: 
        conn.close()
        conn,addr = sk.accept()
        continue
    print(str(data,  'utf8')) # 因为接收的数据类型为bytes，所以转换成字符串再打印
     inp = input('>>>')
    conn.send(bytes(inp, 'utf8')) #传送的数据类型应为bytes

sk.close()

 

4.创建一个客户端

　　相比用socket建立服务器端而言，建立客户端程序简单多了。当然还是需要创建一个socket的实例，而后调这个socket实例的connect()方法来连接服务器端即可。这个方法原型为：

　　connect(address)

　　参数address 通常也是一个元组(由一个主机名/IP地址，端口构成)，当然要连接本地计算机的话，主机可直接使用'localhost',它用于将socket连接到远程以address为地址的计算机。

　　用socket 建立客户端的基本流程：

　　

代码实现：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
import socket

sk = socket.socket() #创建套接字
address = ('127.0.0.1', 8001)
sk.connect(address) # 与服务器端连接
while True:
    inp = input('>>>')
    if inp == 'exit':
        break
    sk.send(bytes(inp, 'utf8'))
    data = sk.recv(1024)
    print(str(data, 'utf8'))

sk.close()