天天看点

网络编程——socket编程

  1.硬件c/s架构(打印机)

  2.软件c/s架构 

    互联网企业处处是c/s架构

  c/s架构与socket的关系:学习socket就是为了完成c/s架构的开发

  一个完整的计算系统是由硬件、操作系统、应用软件三者组成。(这样就可以自己和自己玩了)

  若想和别人一起玩,那就需要联网了。

  互联网的核心就是一堆协议组成,协议就是标准。例如:全世界官网通信的标准是英语。

  详见网络通信原理

  1、c/s架构的软件(软件属于应用层)是基于网络进行通信的

  2、网络的核心即一堆协议,协议即标准,你想开发一款基于网络通信的软件,就必须遵循这些标准。

  3、从这些标准开始研究,开启我们的socket编程之旅

网络编程——socket编程

   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其实就是一种门面模式,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取组织数据,以符合指定的协议。

  我们无需深入理解tcp/udp协议,socket已经为我们封装好了,我们只需要遵循socket的规定去编程,写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。

  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。 

  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

  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)

网络编程——socket编程

先从服务器端说起。服务器端先初始化socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束

网络编程——socket编程
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view code

  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

  由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址

    如果不懂,请深入研究1.tcp三次握手,四次挥手 ;2.syn洪水攻击 ;3.服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法

  解决办法:

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方法一

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方法二

  udp是无链接,先启动哪一端都不会错

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server.py

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client.py

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client1.py

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client2.py

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让我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序(1:执行错误命令 2:执行ls 3:执行ifconfig)

注意注意注意:

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:有些命令既有正确的输出,也有错误的输出。例如:命令ls -l ; lllllll ; pwd 的结果是既有正确stdout结果,又有错误stderr结果

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服务端

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客户端

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  注意:只有tcp有粘包现象,udp永远不会粘包

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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。

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

所谓粘包问题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。

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。

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。

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。

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),那也不是空消息,udp协议会帮你封装上消息头,实验略

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

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。

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