socket编程

【一】什么是socket

• 传输层以下的操作都很复杂且固定，大神对传输层及以下层的操作进行的一个封装，至于传输层怎么封装，网络层怎么封装，数据链路层怎么封装，物理层怎么发出去，大神都将他们封装到socket模块里面了

• socket翻译过来是套接字，套接字就是我们用来通过网络发数据和收数据的

【1】DHCP

• DHCP就是一个自动分配、管理和回收网络地址的系统，它让设备能夠轻松地连接到网络，而不需要手动设置IP地址。
• 想象你刚搬到一个新公寓楼里，而且你需要一个邮箱。在这个情况下，公寓的管理人（在网络中相当于DHCP服务器）会给你一个邮箱（这就像网络中的IP地址）。这个邮箱是你在这栋楼里独有的，别人不能使用同一个邮箱。如果你搬走了，管理人可以把这个邮箱分配给新来的居民。
• 同样地，在网络中，当一台设备（比如你的电脑或智能手机）连接到网络时，DHCP服务器会给它分配一个IP地址。这个IP地址在网络中唯一地标识你的设备，使得设备能够发送和接收信息。当设备不再使用这个网络时，比如你关掉了电脑或离开了Wi-Fi范围，这个IP地址会被回收，并可以分配给其他设备使用。

【2】ARP协议

• 简单来说，ARP是一个帮助设备在局域网内找到对方物理地址（MAC地址）的协议，就像你在办公室寻找同事一样。
• 想象你在一个大型办公室工作，你需要给位于同一层楼的同事递送一份文件。你知道你的同事的名字（比如“Bob”），但你不知道他的办公桌在哪里。所以，你大声地问：“谁是Bob？”在听到你的呼唤后，Bob回应说：“我在这里！”并指向他的办公桌。现在你知道了Bob的具体位置，就可以直接走过去交给他文件。
• 当你的设备（比如电脑）需要与同一局域网（LAN）中的另一台设备通信时，它知道目标设备的IP地址（这就像知道同事的名字），但它不知道目标设备的物理地址（在网络中称为MAC地址）。
• 你的设备通过网络发送一个ARP请求，大致相当于问：“IP地址为XXX的设备的MAC地址是什么？”这就像在办公室中大声问“谁是Bob？”一样。
• 拥有该IP地址的设备收到ARP请求后，回应其MAC地址，就像Bob回应“我在这里”一样。
• 一旦你的设备收到了这个回应，它就会知道如何在局域网中直接寻址到目标设备，并开始通信。

【3】DNS协议

• 简单来说，DNS就像一个互联网上的信息中心，帮助将你熟悉的网站名字（域名）转换成电脑能够理解和定位的数字地址（IP地址）。

• 想象你想去一家餐厅吃饭，但你只知道餐厅的名字，比如“美味餐厅”，而不知道它的具体地址。为了找到餐厅的位置，你打电话给一位信息中心的工作人员（相当于DNS服务器），告诉他们你想去的餐厅名字。工作人员查找他们的信息记录（域名对应的IP地址），告诉你餐厅的确切地址。现在你知道了怎么去那家餐厅。

• 当你想访问一个网站时，你通常会输入网站的域名，比如 www.example.com。这就像你知道餐厅的名字一样。

• 你的电脑（或其他设备）并不知道这个域名对应的IP地址（网站的实际“网络地址”），所以它会向DNS服务器发送一个请求，询问这个域名对应的IP地址是什么。

• DNS服务器查找它的记录，找到域名对应的IP地址，然后把这个信息返回给你的电脑。

• 一旦你的电脑得到了这个IP地址，它就能够连接到目标网站的服务器，并加载网站内容。

【4】URL

• 通过这个URL，你的浏览器知道如何找到并展示你请求的网页或资源，就像你通过购物中心地图找到想去的店铺一样。
• 想象你有一张详细的购物中心地图。这张地图上标有每个商店的名称、楼层、和具体位置。当你想去特定的商店时，你会参考这张地图，找到商店的确切位置。
• URL就像是网络世界中的这张购物中心地图。它是一种定位互联网上资源（比如网站、图片、视频等）的方法。一个URL可以告诉你资源在哪里（服务器的地址），以及如何去那里（使用的协议）。

1. 协议 (http)：告诉你使用什么方式去访问资源，就像地图上的“你在这里”标记。
2. 主机名 (www.example.com)：告诉你资源位于哪个服务器上，就像是购物中心地图上的商店名称。
3. 端口 (80)（可选）：提供访问资源需要连接的特定“门”或“入口”，就像是商店的门号。
4. 路径 (/path/to/myfile.html)：指向服务器上的具体资源，就像是指向商店内特定商品的路径。
5. 查询字符串 (?key1=value1&key2=value2)（可选）：提供额外参数，就像是你对商店员工说的“我想看这个品牌的那种款式”。
6. 片段 (#SomewhereInTheDocument)（可选）：在资源内部指向更具体的位置，就像是在商店内指向特定的一排货架。

【二】socket TCP协议

【1.0】基础版

• 服务端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.绑定地址
sk.bind(('127.0.0.1', 8080))  # ip 加 端口号 用元组包起来

# 4.创建监听
sk.listen(5)

# 5.获取连接信息
obj, addr = sk.accept()
print(obj) # <socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
print(addr) # ('127.0.0.1', 51460)

# 6.接收消息
data = obj.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息

# 7.发送消息
data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
obj.send(data)

obj.close()  # 关闭与对方的连接

sk.close()  # 关闭服务端

"""
<socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
('127.0.0.1', 51460)
客户端:>>>>111
请输入发送的消息:>>>>2222
"""

• 客户端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.建立连接 （三次握手）
sk.connect(('127.0.0.1', 8080))

# 4.发送消息
to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
sk.send(to_data)

# 5.接收消息
data = sk.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息

# 6.关闭连接(四次挥手)
sk.close()

"""
请输入发送的消息:>>>>111
客户端:>>>>2222
"""

【2.0】通讯循环

• 服务端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.绑定地址
sk.bind(('127.0.0.1', 8080))  # ip 加 端口号 用元组包起来

# 4.创建监听
sk.listen(5)

# 5.获取连接信息
obj, addr = sk.accept()
print(obj) # <socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
print(addr) # ('127.0.0.1', 51460)

while True:
    # 6.接收消息
    data = obj.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
    data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
    print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息

    # 7.发送消息
    data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
    obj.send(data)

obj.close()  # 关闭与对方的连接

sk.close()  # 关闭服务端

• 客户端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.建立连接 （三次握手）
sk.connect(('127.0.0.1', 8080))

while True:
    # 4.发送消息
    to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
    sk.send(to_data)

    # 5.接收消息
    data = sk.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
    data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
    print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息

# 6.关闭连接(四次挥手)
sk.close()

【3.0】结束通讯

• 服务端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.绑定地址
sk.bind(('127.0.0.1', 8081))  # ip 加 端口号 用元组包起来

# 4.创建监听
sk.listen(5)

# 5.获取连接信息
obj, addr = sk.accept()
print(obj) # <socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
print(addr) # ('127.0.0.1', 51460)

while True:
    # 6.接收消息
    data = obj.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
    data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
    print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息
    if data == 'q':
        break

    # 7.发送消息
    to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
    obj.send(to_data)

obj.close()  # 关闭与对方的连接

sk.close()  # 关闭服务端

"""
<socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
('127.0.0.1', 51460)
客户端:>>>>111
请输入发送的消息:>>>>2222
"""

• 客户端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.建立连接 （三次握手）
sk.connect(('127.0.0.1', 8081))

while True:
    # 4.发送消息
    to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
    sk.send(to_data)
    if to_data.decode('utf8') == 'q':
        break
    # 5.接收消息
    data = sk.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
    data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
    print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息

# 6.关闭连接(四次挥手)
sk.close()

"""
请输入发送的消息:>>>>111
客户端:>>>>2222
"""

• 当客户端输入q之后就会断开与服务端的连接，退出循环

【4.0】空消息问题

• 服务端不变

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.绑定地址
sk.bind(('127.0.0.1', 8081))  # ip 加 端口号 用元组包起来

# 4.创建监听
sk.listen(5)

# 5.获取连接信息
obj, addr = sk.accept()
print(obj) # <socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
print(addr) # ('127.0.0.1', 51460)

while True:
    # 6.接收消息
    data = obj.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
    data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
    print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息
    if data == 'q':
        break

    # 7.发送消息
    to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
    obj.send(to_data)

obj.close()  # 关闭与对方的连接

sk.close()  # 关闭服务端

"""
<socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
('127.0.0.1', 51460)
客户端:>>>>111
请输入发送的消息:>>>>2222
"""

• 客户端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 3.建立连接 （三次握手）
sk.connect(('127.0.0.1', 8081))

while True:
    # 4.发送消息
    to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
    if not to_data:
        print('不能输入空消息')
        continue
    sk.send(to_data)
    if to_data.decode('utf8') == 'q':
        break
    # 5.接收消息
    data = sk.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
    data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
    print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息

# 6.关闭连接(四次挥手)
sk.close()

"""
请输入发送的消息:>>>>111
客户端:>>>>2222
"""

• 客户端加入空消息的判断

【5.0】连接循环

• 服务端

# 1.导入模块
import socket

# 2.创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 3.绑定地址
sk.bind(('127.0.0.1', 8081))  # ip 加 端口号 用元组包起来

# 4.创建监听
sk.listen(5)

while True:

    # 5.获取连接信息
    obj, addr = sk.accept()
    print(obj)  # <socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
    print(addr)  # ('127.0.0.1', 51460)

    while True:
        # 6.接收消息
        data = obj.recv(1024)  # 1024是接收消息的大小，无需定义太大，因为TCP协议是流式传输，会把大目标拆分成一个个的小目标
        data = data.decode('utf-8')  # 将接收到的消息解码
        print(f'客户端:>>>>{data}')  # 输出客户端发送的消息
        if data == 'q':
            break

        # 7.发送消息
        to_data = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')  # 要将消息转码
        obj.send(to_data)

    obj.close()  # 关闭与对方的连接

sk.close()  # 关闭服务端

"""
<socket.socket fd=316, family=2, type=1, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 51460)>
('127.0.0.1', 51460)
客户端:>>>>111
请输入发送的消息:>>>>2222
"""

• 客户端不变

【三】socket UDP协议

• 服务端

import socket

# 创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # 数据报协议 UDP协议

# 绑定端口
sk.bind(('127.0.0.1', 8080))

# 接收数据
data = sk.recvfrom(1024)
print(data)

• 客户端

import socket

# 创建对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

msg = input('请输入发送的消息:>>>>').strip().encode('utf8')
sk.sendto(msg, ('127.0.0.1', 8080))
sk.close()