2022-05-15课件

前面我们了解了TCP/IP协议、IP地址和端口的基本概念，下面我们开始了解网络编程。

网络编程中有一个基本组件——套接字（socket）。套接字主要是两个程序之间的“信息通道”。 程序（通过网络连接）可能 分布在不同的计算机上，通过套接字相互发送信息。

socket是网络编程的一个抽象概念。通常我们用一个socket表示“打开了一个网络连接”，而打开一个socket需要知道目标计 算机的IP地址和端口号，并且指定协议类型。

大多数连接都是可靠的TCP连接。创建TCP连接时，主动发起连接的是客户端，被动响应连接的是服务器。

socket编程交互模型如下图所示

![title](/api/file/getImage?fileId=6280ba1c21f963000d000204)

#服务器编程

服务器编程首先要绑定一个端口，监听来自其他客户端的连接。如果某个客户端发起连接了，服务器就与该客户端建立socket 连接，随后的通信就靠这个socket连接了。

服务器会打开固定端口监听，每发起一个客户端连接，就创建该socket连接。由于服务器有大量来自客户端的连接，因此要能 够区分一个socket连接是和哪个客户端绑定的。确定4项唯一的socket依赖：服务器地址、服务器端口、客户端地址、客户端端 口。

![title](/api/file/getImage?fileId=6280ba3621f963000d000205)

服务端创建流程

一般来说，建立服务器连接需要6个步骤。

##创建socket对象

在Python中， import socket 后，用 socket.socket() 方法来创建套接字，语法格式如下

s = socket.socket([family[, type[, proto]]])
    
参数说明：

- family: 套接字家族，可以使 AF_UNIX 或者 AF_INET ,默认 AF_INET
- type: 套接字类型，根据是面向连接的还是非连接分为 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM ，也就是 TCP 和 UDP 的区别。默 认 SOCK_STREAM
- protocol: 一般不填默认为0。

直接socket.socket()，则全部使用默认值。

下面是具体的参数定义：

![title](/api/file/getImage?fileId=6280ba7d21f963000d000206)

##绑定地址

将socket绑定（指派）到指定地址上

socket.bind(address)
    
address必须是一个双元素元组((host,port))，参数为主机名或ip地址+端口号。如果端口号正在被使用或保留、主机名或IP地址 错误，就会引发socke.error异常。

##启动监听

绑定后必须准备好套接字，以便接受连接请求。

请求方式如下：

socket.listen(backlog)
    
backlog用于指定最多连接数，至少为1。接到连接请求后，这些请求必须排队，如果队列已满，就拒绝请求。

##接受客户端连接

服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接

请求方式如下：

connection,address=socket.accept()
    
调用accept方法时，socket会进入等待（或阻塞）状态。客户请求连接时，accept方法建立连接并返回服务器。accept方法返 回一个含有两个元素的元组，如（connection, address）。第一个元素（connection）是新的socket对象，服务器通过它与客 户通信；第二个元素（address）是客户的互联网地址。

##数据传输

服务器和客户通过send和recv方法通信（传输数据）

服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。

服务器使用recv方法从客户接收信息。调用recv时，必须指定一个整数控制本次调用所接收的最大数据量。recv方法在接收数据 时会进入block状态，最后返回一个字符串，用于表示收到的数据。 如果发送的量超过recv允许的量，数据就会被截断。多余的数据将缓冲于接
收端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区删 除。

##传输结束

服务器调用socket的close方法以关闭连接。

#服务器端方法

通过s = socket.socket()方法，我们可以获得一个socket对象s，也就是通常说的获取了一个“套接字”，该对象具有以下服务 器端方法：

![title](/api/file/getImage?fileId=6280bafe21f963000d000207)

注意事项：

- Python3以后，socket传递的都是bytes类型的数据，字符串需要先转换一下，string.encode()即可；另一端接收到的 bytes数据想转换成字符串，只要bytes.decode()一下就可以。
- 在正常通信时，accept()和recv()方法都是阻塞的。所谓的阻塞，指的是程序会暂停在那，一直等到有数据过来。

#客户端编程

客户端创建流程

建立一个简单的客户连接需要4个步骤。

##创建socket对象

创建socket对象同服务端

s = socket.socket([family[, type[, proto]]])
    
##连接服务器

通过 connect 方法连接服务器

格式为

socket.connect((host,port))
    
其中:

- host为服务器端地址
- port为服务器端监听的端口

##数据传输

服务器和客户通过send和recv方法通信（传输数据）

##传输结束

结束后，客户通过调用socket的close方法关闭连接

#客户端方法

通过s = socket.socket()方法，我们可以获得一个socket对象s，也就是通常说的获取了一个“套接字”，该对象具有以下客户 端方法：

![title](/api/file/getImage?fileId=6280bb6b21f963000d000208)

Python课程-w73班

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