網路編程之Socket

2019 年 10 月 3 日
筆記

網路編程之Socket

我們已經知道，假設我現在要寫一個程式，給另一台電腦發數據，必須通過tcp/ip協議，但具體的實現過程是什麼呢？我應該怎麼操作才能把數據封裝成tcp/ip的包，又執行什麼指令才能把數據發到對端機器上呢? 不能只有世界觀，沒有方法論呀。。。此時，socket隆重登場，簡而言之，socket這個東東乾的事情，就是幫你把tcp/ip協議層的各種數據封裝啦、數據發送、接收等通過程式碼已經給你封裝好了，你只需要調用幾行程式碼，就可以給別的機器發消息了。

一、Socket介紹

1、什麼是Socket

Socket是應用層與TCP/IP協議族通訊的中間軟體抽象層。它是一組介面。在設計模式中，Socket其實就是一個門面模式，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket介面後面，對用戶來說，一組簡單的介面就是全部。

socket起源於Unix，而Unix/Linux基本哲學之一就是「一切皆文件」，都可以用「打開open –> 讀寫write/read –> 關閉close」模式來操作。Socket就是該模式的一個實現，socket即是一種特殊的文件，一些socket函數就是對其進行的操作（讀/寫IO、打開、關閉）。

你想給另一台電腦發消息，你知道他的IP地址，他的機器上同時運行著qq、迅雷、word、瀏覽器等程式，你想給他的qq發消息，那想一下，你現在只能通過ip找到他的機器，但如果讓這台機器知道把消息發給qq程式呢？答案就是通過port,一個機器上可以有0-65535個埠，你的程式想從網路上收發數據，就必須綁定一個埠，這樣，遠程發到這個埠上的數據，就全會轉給這個程式。

2、Socket通訊套路

當通過socket建立起2台機器的連接後，本質上socket只干2件事，一是收數據，一是發數據，沒數據時就等著。

socket 建立連接的過程跟我們現實中打電話比較像，打電話必須是打電話方和接電話方共同完成的事情，我們分別看看他們是怎麼建立起通話的。

接電話方：

1.首先你得有個電話    2.你的電話要有號碼    3.你的電話必須連上電話線    4.開始在家等電話    5.電話鈴響了，接起電話，聽到對方的聲音

打電話方：

1.首先你得有個電話    2.輸入你想撥打的電話    3.等待對方接聽    4.say 「hi 約么，我有七天酒店的打折卡噢~」    5.等待回應——》響應回應——》等待回應。。。。

把上述事件翻譯成socket通訊

接電話方（socket伺服器端）：

1.首先你得有個電話(生成socket對象)    2.你的電話要有號碼(綁定本機ip+port)    3.你的電話必須連上電話線(連網)    4.開始在家等電話(開始監聽電話listen)    5.電話鈴響了，接起電話，聽到對方的聲音(接受新連接)

打電話方（socket客戶端）：

1.首先你得有個電話(生成socket對象)    2.輸入你想撥打的電話(connect 遠程主機ip+port)    3.等待對方接聽    4.say 「hi 約么，我有七天酒店的打折卡噢~」(send() 發消息。。。)    5.等待回應——》響應回應——》等待回應。。。。

二、Socket套接字方法

1、socket實例類

socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)

family（socket家族）

socket.AF_UNIX：用於本機進程間通訊，為了保證程式安全，兩個獨立的程式（進程）間是不能互相訪問彼此的記憶體的，但為了實現進程間的通訊，可以通過創建一個本地的socket來完成。
socket.AF_INET：(還有AF_INET6被用於ipv6，還有一些其他的地址家族，不過，他們要麼是只用於某個平台，要麼就是已經被廢棄，或者是很少被使用，或者是根本沒有實現，所有地址家族中，AF_INET是使用最廣泛的一個，python支援很多種地址家族，但是由於我們只關心網路編程，所以大部分時候我么只使用AF_INET)。

socket type 類型

socket.SOCK_STREAM # for TCP
scoket.SOCK_DGRAM # for UDP
socket.SOCK_RAW # 原始套接字，普通的套接字無法處理ICMP、IGMP等網路報文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以處理特殊的IPv4報文；此外，利用原始套接字，可以通過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭。
socket.SOCK_RDM # 是一種可靠的UDP形式，即保證交付數據但不保證順序。SOCK_RAM用來提供對原始協議的低級訪問，在需要執行某些特殊操作時使用，如發送ICMP報文。SOCK_RAM通常僅限於高級用戶或管理員運行的程式使用。
socket.SOCK_SEQPACKET # 廢棄了。

Only SOCK_STREAM and SOCK_DGRAM appear to be generally useful.

proto=0

可忽略，特殊用途才考慮。

fileno=None

可忽略，特殊用途才考慮。

2、服務端套接字函數

設s為socket實例化的一個對象

s.bind() 綁定（主機，埠號）到套接字。
s.listen() 開始TCP監聽。
s.accept() 被動接收TCP客戶的連接，（阻塞式）等待連接的到來。

3、客戶端套接字函數

設s為socket實例化的一個對象

s.connect() 主動初始化TCP伺服器連接。
s.connect_ex() 是connect()函數的擴展版本，出錯時返回出錯碼，而不是拋出異常。

4、公共用途的套接字函數

設s為socket實例化的一個對象

s.recv() 接收數據。
s.send() 發送數據（send在待發送數據量大於己端快取區剩餘空間時，數據丟失，不會發完）
s.sendall() 發送完整的TCP數據（本質就是循環調用send，sendall在待發送數據量大於己端快取區剩餘空間時，數據不丟失，循環調用send直到發完）。
s.recvform() Receive data from the socket. The return value is a pair (bytes, address)
s.getpeername() 連接到當前套接字的遠端的地址。
s.close() 關閉套接字。
socket.setblocking(flag) # True or False，設置socket為非阻塞模式。
socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0) 返回遠程主機的地址資訊，例如：socket.getaddrinfo('luffycity.com', 80)。
socket.getqdn() 拿到本機的主機名。
socket.gethostbyname() 通過域名解析ip地址。