python实现socket（TCP/IP）通信

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-01-05 01:27 188阅读 0赞

### python实现socket（TCP/IP）通信 ###

*  socket介绍
 *   *  TCP/IP协议
     *  理解socket
     *  socket的一些接口函数原理
     *   *  客户端代码
         *  服务端代码

# socket介绍 #

socket编程是一门技术，它主要是在网络通信中经常用到

既然是一门技术，由于现在是面向对象的编程，一些计算机行业的大神通过抽象的理念，在现实中通过反复的理论或者实际的推导，提出了抽象的一些通信协议，基于tcp/ip协议，提出大致的构想，一些泛型的程序大牛在这个协议的基础上，将这些抽象化的理念接口化，针对协议提出的每个理念，专门的编写制定的接口，与其协议一一对应，形成了现在的socket标准规范，然后将其接口封装成可以调用的接口，供开发者使用

## TCP/IP协议 ##

要理解socket必须的得理解tcp/ip，它们之间好比送信的线路和驿站的作用，比如要建议送信驿站，必须得了解送信的各个细节。

TCP/IP协议不同于iso的7个分层，它是根据这7个分层，将其重新划分，好比打扫卫生，本来有扫帚，垃圾斗，抹布，涂料，盆栽等就好比OSI的标准几个分层，tcp/ip根据用途和功能，将扫帚，垃圾斗放到粗略整理层，抹布涂料放到中度整理层，盆栽放到最终效果层。这里TCP/IP也对OSI的网络模型层进行了划分：大致如下：  
OSI模型：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
TCP/IP协议参考模型把所有的TCP/IP系列协议归类到四个抽象层中

应用层：TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等

传输层：TCP，UDP

网络层：IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP

数据链路层：SLIP，CSLIP，PPP，MTU

每一抽象层建立在低一层提供的服务上，并且为高一层提供服务，看起来大概是这样子的  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
通过上面的图形，由于底一层的需要向高一层的提供服务，我们大致的理解应用程序需要传输层的tcp和网络层的ip协议提供服务，但是我们这章要分析的socket它是在tcpip协议的那一部分呢，就好比，我们的通讯线路已经有明确的规定，我们的驿站要设计在哪个地方一样。

## 理解socket ##

到目前为止，大致的了解了应用程序和tcpip协议的大致关系，我们只是知道socket编程是在tcp/IP上的网络编程，但是socket在上述的模型的什么位置呢。这个位置被一个天才的理论家或者是抽象的计算机大神提出并且安排出来  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
我们可以发现socket就在应用程序的传输层和应用层之间，设计了一个socket抽象层，传输层的底一层的服务提供给socket抽象层，socket抽象层再提供给应用层，问题又来了，应用层和socket抽象层之间和传输层，网络层之间如何通讯的呢，了解这个之前，我们还是回到原点  
要想理解socket编程怎么通过socket关键词实现服务器和客户端通讯，必须得实现的了解tcp/ip是怎么通讯的，在这个的基础上在去理解socket的握手通讯

在tcp/ip协议中，tcp通过三次握手建立起一个tcp的链接，大致如下

第一次握手：客户端尝试连接服务器，向服务器发送syn包，syn=j，客户端进入SYN\_SEND状态等待服务器确认

第二次握手：服务器接收客户端syn包并确认（ack=j+1），同时向客户端发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN\_RECV状态

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手  
三次握手如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
根据tcp的三次握手，socket也定义了三次握手，也许是参考tcp的三次握手，一些计算机大神们画出了socket的三次握手的模型图

模型图如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
在上面图的基础上，如果我们得到上面的图形，需要我们自己开发一些接口，来满足上面的通讯的三次握手。

## socket的一些接口函数原理 ##

通过上面的图，我们清楚，我们好比一些泛型的程序员，一些理论提供者提供给了我们上面的图形的理论，我们需要做的就是讲上面的图形的抽象化的东西具体化

第一次握手：客户端需要发送一个syn j 包，试着去链接服务器端，于是客户端我们需要提供一个链接函数

第二次握手：服务器端需要接收客户端发送过来的syn J+1 包，然后在发送ack包，所以我们需要有服务器端接受处理函数

第三次握手：客户端的处理函数和服务器端的处理函数

三次握手只是一个数据传输的过程，但是，我们传输前需要一些准备工作，比如将创建一个套接字，收集一些计算机的资源，将一些资源绑定套接字里面，以及接受和发送数据的函数等等，这些功能接口在一起构成了socket的编程

下面大致的按照客户端和服务端将所需的函数详细的列举出来  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

### 客户端代码 ###

import socket
    import os
    import sys
    import struct
    
    
    def sock_client():
      try:
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        s.connect(('192.168.1.50', 6666))
      except socket.error as msg:
        print(msg)
        print(sys.exit(1))
    
      while True:
        filepath = '12.jpg'
        fhead = struct.pack(b'128sq', bytes(os.path.basename(filepath), encoding='utf-8'), os.stat(filepath).st_size)
        s.send(fhead)
        print('client filepath: {0}'.format(filepath))
    
        fp = open(filepath, 'rb')
        while 1:
          data = fp.read(1024)
          if not data:
            print('{0} file send over...'.format(filepath))
            break
          s.send(data)
        s.close()
        break
    
    
    if __name__ == '__main__':
      sock_client()

通过filepath 向服务端发送想要传输的图片。

### 服务端代码 ###

import socket
    import os
    import sys
    import struct
    
    
    def socket_service():
      try:
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        s.bind(('127.0.0.1', 6666))
        s.listen(10)
      except socket.error as msg:
        print(msg)
        sys.exit(1)
    
      print("Wait")
    
      while True:
        sock, addr = s.accept()
        deal_data(sock, addr)
        break
      s.close()
    
    
    def deal_data(sock, addr):
      print("Accept connection from {0}".format(addr))
    
      while True:
        fileinfo_size = struct.calcsize('128sq')
        buf = sock.recv(fileinfo_size)
        if buf:
          filename, filesize = struct.unpack('128sq', buf)
          fn = filename.decode().strip('\x00')
          new_filename = os.path.join('./', 'new_' + fn)
    
          recvd_size = 0
          fp = open(new_filename, 'wb')
    
          while not recvd_size == filesize:
            if filesize - recvd_size > 1024:
              data = sock.recv(1024)
              recvd_size += len(data)
            else:
              data = sock.recv(1024)
              recvd_size = filesize
            fp.write(data)
          fp.close()
        sock.close()
        break
    
    
    if __name__ == '__main__':
      socket_service()

服务端接收到客户端传来的图片，并且在名字前加一个NEW。  
提示：在进行socket之前要先ping通两个电脑的连接。  
[原理知识部分转载][Link 1]

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221119/a7d273f77b3c46d4976ec533ddfce512.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221119/55eef6e0de67402c9ebe37c680612435.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221119/973b4bd6d99848daab7f1fa524f6809f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221119/490edb8f00b140a1b4b2169b1c3e7709.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221119/6557eda15641469d89c1f091364c9b09.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMDQ2NzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20221119/a1068d195ad34ad188255995cd265d85.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_39634961/article/details/80236161?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522161032316016780262518181%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=161032316016780262518181&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~baidu_landing_v2~default-6-80236161.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=socket&spm=1018.2226.3001.4187