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正文

 一：socket和套接字

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1.1.什么是socket　

　　socket 的原意是“插座”，在计算机通信领域，socket 被翻译为“套接字”，它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过 socket 这种约定，一台计算机可以接收其他计算机的数据，也可以向其他计算机发送数据。

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1.2.套接字分类

       这个世界上有很多种套接字（socket），比如 DARPA Internet 地址（Internet 套接字）、本地节点的路径名（Unix套接字）、CCITT X.25地址（X.25 套接字）等。

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1.3.Internet 套接分类

　　Internet 套接字分成两种类型：

　　流格式套接字（Stream Sockets）也叫“面向连接的套接字”，在代码中使用 SOCK_STREAM 表示。

 　  数据报格式套接字（Datagram Sockets）也叫“无连接的套接字”，在代码中使用 SOCK_DGRAM 表示。

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1.4.无连接套接字

数据报格式套接字（Datagram Sockets）也叫“无连接的套接字”，在代码中使用 SOCK_DGRAM 表示。

计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。也就是说，数据错了就错了，无法重传。

因为数据报套接字所做的校验工作少，所以在传输效率方面比流格式套接字要高。

可以将 SOCK_DGRAM 比喻成高速移动的摩托车快递，它有以下特征：

    • 强调快速传输而非传输顺序；
    • 传输的数据可能丢失也可能损毁；
    • 限制每次传输的数据大小；
    • 数据的发送和接收是同步的（有的教程也称“存在数据边界”）。
    • 众所周知，速度是快递行业的生命。用摩托车发往同一地点的两件包裹无需保证顺序，只要以最快的速度交给客户就行。这种方式存在损坏或丢失的风险，而且包裹大小有一定限制。因此，想要传递大量包裹，就得分配发送。

      将无连接套接字比喻成摩托车快递

      另外，用两辆摩托车分别发送两件包裹，那么接收者也需要分两次接收，所以“数据的发送和接收是同步的”；换句话说，接收次数应该和发送次数相同。

      总之，数据报套接字是一种不可靠的、不按顺序传递的、以追求速度为目的的套接字。

      数据报套接字也使用 IP 协议作路由，但是它不使用 TCP 协议，而是使用 UDP 协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。

      QQ 视频聊天和语音聊天就使用 SOCK_DGRAM 来传输数据，因为首先要保证通信的效率，尽量减小延迟，而数据的正确性是次要的，即使丢失很小的一部分数据，视频和音频也可以正常解析，最多出现噪点或杂音，不会对通信质量有实质的影响。
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1.5.有连接套接字

　　SOCK_STREAM 是一种可靠的、双向的通信数据流，数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送。

　　SOCK_STREAM 有以下几个特征：

  • 数据在传输过程中不会消失；
  • 数据是按照顺序传输的；
  • 数据的发送和接收不是同步的（有的教程也称“不存在数据边界”）。

       为什么流格式套接字可以达到高质量的数据传输呢？这是因为它使用了 TCP 协议（The Transmission Control Protocol，传输控制协议），TCP 协议会控制你的数据按照顺序到达并且没有错误。

       你也许见过 TCP，是因为你经常听说“TCP/IP”。TCP 用来确保数据的正确性，IP（Internet Protocol，网络协议）用来控制数据如何从源头到达目的地，也就是常说的“路由”。

　　可以将 SOCK_STREAM 比喻成一条传送带，只要传送带本身没有问题（不会断网），就能保证数据不丢失；同时，较晚传送的数据不会先到达，较早传送的数据不会晚到达，这就保证了数据是按照顺序传递的。                 

                     

 

　　那么，“数据的发送和接收不同步”该如何理解呢？

　　假设传送带传送的是水果，接收者需要凑齐 100 个后才能装袋，但是传送带可能把这 100 个水果分批传送，比如第一批传送 20 个，第二批传送 50 个，第三批传送 30 个。接收者不需要和传送带保持同步，只要根据自己的节奏来装袋即可，不用管传送带传送了几批，也不用每到一批就装袋一次，可以等到凑够了 100 个水果再装袋。

　　流格式套接字的内部有一个缓冲区（也就是字符数组），通过 socket 传输的数据将保存到这个缓冲区。接收端在收到数据后并不一定立即读取，只要数据不超过缓冲区的容量，接收端有可能在缓冲区被填满以后一次性地读取，也可能分成好几次读取。

　　也就是说，不管数据分几次传送过来，接收端只需要根据自己的要求读取，不用非得在数据到达时立即读取。传送端有自己的节奏，接收端也有自己的节奏，它们是不一致的。

 

　　面向连接的套接字通信工作流程
　　（1）服务器先用socket函数来建立一个套接字，用这个套接字完成通信的监听
　　（2）用bind函数来绑定一个端口号和IP地址。因为本地计算机可能有多个IP，每一个IP有多个端口号，需要指定一个IP和端口进行监听
　　（3）服务器调用listen函数，使服务器的这个端口和IP出于监听状态，等待客户机的连接
　　（4）客户机用socket建立一个套接字
　　（5）客户机调用connect函数，通过远程IP和端口号连接远程计算机指定的端口
　　（6）服务器用accept函数来接收远程计算机的连接，建立起与客户端之间的通信
　　（7）建立连接以后，客户机用write函数向socket中写入数据。也可用read函数读取服务器发送来的数据
　　（8）服务器用read函数读取客户机发送来的数据，也可用write函数发送数据
　　（9）完成通信以后，用close函数关闭socket连接
 

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二：python中的网络编程

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2.1.socket（）模块函数

　　要创建套接字，必须使用socket.socket()函数。

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3
form socket import *
 
tcpsock = socket(AF_INTE, SOCK_STREMA)
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2.2.套接字对象（内置）方法

常见的套接字对象方法和属性

名 称

描 述

服务器套接字方法

s.bind()

将地址（主机名、端口号对）绑定到套接字上

s.listen()

设置并启动 TCP 监听器

s.accept()

被动接受 TCP 客户端连接，一直等待直到连接到达（阻塞）

客户端套接字方法

s.connect()

主动发起 TCP 服务器连接

s.connect_ex()

connect()的扩展版本，此时会以错误码的形式返回问题，而不是抛出一个异常

普通的套接字方法

s.recv()

接收 TCP 消息

s.recv_into()①

接收 TCP 消息到指定的缓冲区

 

s.send()

发送 TCP 消息

s.sendall()

完整地发送 TCP 消息

s.recvfrom()

接收 UDP 消息

s.recvfrom_into()①

接收 UDP 消息到指定的缓冲区

s.sendto()

发送 UDP 消息

s.getpeername()

连接到套接字（TCP）的远程地址

s.getsockname()

当前套接字的地址

s.getsockopt()

返回给定套接字选项的值

s.setsockopt()

设置给定套接字选项的值

s.shutdown()

关闭连接

s.close()

关闭套接字

s.detach()②

在未关闭文件描述符的情况下关闭套接字，返回文件描述符

s.ioctl()③

控制套接字的模式（仅支持 Windows）

面向阻塞的套接字方法

s.setblocking()

设置套接字的阻塞或非阻塞模式

s.settimeout()④

设置阻塞套接字操作的超时时间

s.gettimeout()④

获取阻塞套接字操作的超时时间

面向文件的套接字方法

s.fileno()

套接字的文件描述符

s.makefile()

创建与套接字关联的文件对象

数据属性

 

s.family①

套接字家族

s.type①

套接字类型

s.proto①

套接字协议

 

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 2.3执行TCP服务器和客户端

 服务器：

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#!/use/bin/env python
 
from socket import *
import time
 
HOST = ''
PORT = 21567
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)
 
tcpSerSock = socket(AF_INET)
tcpSerSock.bind(ADDR)
tcpSerSock.listen(5)
 
while True:
   print 'waiting to connection...'
   tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()
   print '....connected from:',addr
 
   while True:
      data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)
      if not data:
         break
      lotime = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())
      tcpCliSock.send('[%s] %s' % (lotime, data))
 
   tcpCliSock.close()
tcpSerSock.close()　
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