Python socket网络模块
一、基于TCP协议的socket通信
以打电话为理解方式进行TCP的通信。
Server端代码：
import socket phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #购买电话卡，AF_INET服务器之间网络通信，socket.SOCK_STREAM，流式协议，就是TCP协议 phone.bind(('127.0.0.1', 8080)) #选择电话号码，绑定IP地址 phone.listen(5) #开机，监控5个请求，最多能进入6个，第7个会报错 conn, addr = phone.accept() #等待接听电话，阻塞状态，获取IP和端口 print(conn, addr) #打印IP和端口 client_data = conn.recv(1024) #交流过程 print(client_data) #打印接收到的数据 conn.send(client_data.upper()) #接收到的英文字母变成大写并回传数据 conn.close() phone.close()
Client端代码：
import socket phone = socket.socket() phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) msg = input('>>>').strip() phone.send(msg.encode('utf-8')) server_data = phone.recv(1024) #限制最大接收字节 print(server_data) phone.close()
先运行Server端，再运行Client端，代码运行结果：
------------------------------------Client端运行结果--------------------------------------- >>>Others laugh at me for being mad. I laugh at others for not being able to see through. #>>>符号右侧为输入内容 b'OTHERS LAUGH AT ME FOR BEING MAD. I LAUGH AT OTHERS FOR NOT BEING ABLE TO SEE THROUGH.' #为服务端返回内容 ------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------Server端运行结果---------------------------------------- <socket.socket fd=244, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_STREAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080), raddr=('127.0.0.1', 64096)> ('127.0.0.1', 64096) b'Others laugh at me for being mad. I laugh at others for not being able to see through.' #接收到客户端的内容 -------------------------------------------------------------------------------------------
二、单循环模式
Server端代码：
import socket phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #使用TCP协议创建网络通信 phone.bind(('127.0.0.1', 8080)) #绑定IP地址和端口 phone.listen(5) #设置最大连接数，但是同一时间只能处理一个请求
while 1: #使服务端能够一直接受数据 conn, addr = phone.accept() #获取连接到服务器的IP和端口 try: client_data = conn.recv(1024) #接收1024字节的数据 print(client_data) #打印数据（数字为bytes类型） conn.send(client_data + b'-yes-') #源数据加上-yes-并返回给客户端 except Exception: break conn.close() phone.close()
Client端代码：
import socket phone = socket.socket() phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) while 1: msg = input('>>>').strip() #可输入要传输的字符 if msg.upper() == 'Q': #如果输出q则退出 break elif not msg: #如果msg接到到的内容为空，则结束本次循环 continue phone.send(msg.encode('utf-8')) #使用utf-8的编码进行发送数据 server_data = phone.recv(1024) #最多只能接受1024字节，只问题会产生粘包 print(server_data.decode('utf-8')) #打印解码后的数据 phone.close()
先运行Server端，再运行Client端，代码运行结果：
------------------------------------Client端运行结果--------------------------------------- >>>laugh #输入要传到S端的内容 laugh-yes- #打印出来的是S端返回的内容 >>>crazy crazy-yes- >>>q Process finished with exit code 0 -------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------Server端运行结果----------------------------------------
b'laugh' #收到C端发送来的内容
b'crazy'
-------------------------------------------------------------------------------------------
三、远程执行命令
3.1 远程执行命令之粘包现象的产生，示例如下：
Server端代码：
import socket import subprocess #远程执行命令需要使用到subprocess模块 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)#（一般不会立即关闭而经历TIME_WAIT的过程）后想继续重用该socket phone.bind(('127.0.0.1', 8080)) phone.listen(5) while 1: conn, addr = phone.accept() try: cmd = conn.recv(1024) obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), #要执行的命令或可执行文件的路径。一个由字符串组成的序列（通常是列表），列表的第一个元素是可执行程序的路径，\ #剩下的是传给这个程序的参数，如果没有要传给这个程序的参数，args 参数可以仅仅是一个字符串。 shell=True, #Linux下相当于执行/bin/bash，Windows下相当于执行cmd.exe stdout=subprocess.PIPE, #指定子进程的标准输出 stderr=subprocess.PIPE, #指定子进程的标准错误输出 ) ret = obj.stdout.read() #把标准的输出结果赋值给ret变量 ret1 = obj.stderr.read() #把标准的错误输出结果赋值给ret1变量 conn.send(ret + ret1) except Exception: break conn.close() phone.close()
Client端代码：
import socket phone = socket.socket() phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) while 1: msg = input('>>>').strip() if msg.upper() == 'Q': #输出q则退出程序 break elif not msg: continue #解决的是输入为空程序会夯住的问题。 phone.send(msg.encode('utf-8')) #将接收到的数据进行编码后发送到服务端 server_data = phone.recv(1024) #每次只接收1024个字节 print(server_data.decode('gbk')) #打印接收数据 phone.close()
先运行Server端，再运行Client端，代码运行结果：
------------------------------------Client端运行结果--------------------------------------- >>>ipconfig /all #查看机器所有的IP地址 Windows IP 配置 主机名 . . . . . . . . . . . . . : WINDOWS-CP2ICQS 主 DNS 后缀 . . . . . . . . . . . : 节点类型 . . . . . . . . . . . . : 混合 IP 路由已启用 . . . . . . . . . . : 否 WINS 代理已启用 . . . . . . . . . : 否 以太网适配器 本地连接: 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Realtek PCIe GBE Family Controller 物理地址. . . . . . . . . . . . . : 20-89-84-D1-E1-8B DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 否 自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是 本地链接 IPv6 地址. . . . . . . . : fe80::91d8:554a:b7fb:f16e%13(首选) IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.77.77(首选) 子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 默认网关. . . . . . . . . . . . . : 192.168.77.1 DHCPv6 IAID . . . . . . . . . . . : 287345028 DHCPv6 客户端 DUID . . . . . . . : 00-01-00-01-21-DE-4B-33-20-89-84-D1-E1-8B DNS 服务器 . . . . . . . . . . . : 114.114.114.114 TCPIP 上的 NetBIOS . . . . . . . : 已启用 隧道适 #到此时数据明显没有接收全，因为每次只接收1024个字节 >>>dir #直到发送下一个命令的时候，才把剩余的字节接收完成，这就是粘包现象之一 配器 isatap.{D3F0159A-0A26-4494-9B2A-92BE10466E18}: #dir命令并未列出当前Windows目录的内容 媒体状态 . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Microsoft ISATAP Adapter 物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-00-00-00-00-00-00-E0 DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 否 自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是 隧道适配器 Teredo Tunneling Pseudo-Interface: 媒体状态 . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Teredo Tunneling Pseudo-Interface 物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-00-00-00-00-00-00-E0 DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 否 自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是 >>>q Process finished with exit code 0 -------------------------------------------------------------------------------------------
3.2 什么是粘包：
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。
3.3 以下两种情况发发生粘包（只有tcp协议会产生粘包）：
1，接收方没有及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）
2，发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据也很小，会合到一起，产生粘包）
四、解决粘包的方法
4.1 使用struct模块
该模块可以把一个类型，如数字转换成固定长度的bytes
import struct ret = struct.pack('i', 183346) #将一个int型数字转化成等长度的bytes类型。 print(ret, type(ret), len(ret))
----------------------------------------运行结果------------------------------------------- b'2\xcc\x02\x00' <class 'bytes'> 4 ------------------------------------------------------------------------------------------ ret1 = struct.unpack('i', ret)[0] #通过unpack反解回来 print(ret1, type(ret1))
----------------------------------------运行结果------------------------------------------- 183346 <class 'int'> ------------------------------------------------------------------------------------------ ret = struct.pack('l', 4323241232132324) # 但是通过struct 处理不能处理太大 print(ret, type(ret), len(ret)) # 报错
----------------------------------------运行结果------------------------------------------- File "D:/PycharmProjects/python/pack.py", line 21, in <module> ret = struct.pack('l', 4323241232132324) struct.error: argument out of range
------------------------------------------------------------------------------------------
4.2 方案代码如下：
整个流程的大致解释：
我们可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的描述信息(大小之类的)，然后json序列化，然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节。
我们在网络上传输的所有数据 都叫做数据包，数据包里的所有数据都叫做报文，报文里面不止有你的数据，还有ip地址、mac地址、端口号等等，其实所有的报文都有报头，这个报头是协议规定的，看一下
发送时：
先发报头长度
再编码报头内容然后发送
最后发真实内容
接收时：
先收报头长度，用struct取出来
根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化
从反序列化的结果中取出待取数据的描述信息，然后去取真实的数据内容
server端代码：
import socket import subprocess import struct import json phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) phone.bind(('127.0.0.1', 8080)) phone.listen(5) conn, addr = phone.accept() while 1: try: cmd = conn.recv(1024) obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, )
ret = obj.stdout.read() #1.获取执行命令返回的结果,计算结果的总大小 ret1 = obj.stderr.read() total_size = len(ret + ret1) head_dict = { #2.构建header字典 'filename': 'file.txt', 'md5': '11111111111111', 'total_size': total_size, } dict_json = json.dumps(head_dict) #3.将字典转换json格式 dict_bytes = dict_json.encode('utf-8') #4.将字典转化成bytes dict_len = len(dict_bytes) #5.计算字典bytes类型的大小 head_dict_len = struct.pack('i', dict_len) #6.将bytes类型的 字典的长度转化成固定长度的bytes conn.send(head_dict_len) #7.发送字典的总大小 conn.send(dict_bytes) #8.发送 bytes类型的字典 conn.send(ret) #9.发送数据部分。 conn.send(ret1) except Exception: break conn.close() phone.close()
Client端代码：
import socket import struct import json phone = socket.socket() phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) while 1: msg = input('>>>').strip() if msg.upper() == 'Q': break elif not msg: continue phone.send(msg.encode('utf-8')) dict_size = struct.unpack('i', phone.recv(4))[0] #1.接收字典的大小。 header_dict_json = phone.recv(dict_size).decode('utf-8') #2.获取报头字典json格式。 header_dict = json.loads(header_dict_json) #3.通过json 反解成 字典 data_size = 0 #4.接收数据部分。 res = b'' while data_size < header_dict['total_size']: data = phone.recv(1024) res = res + data data_size = data_size + len(data) print(res.decode('gbk')) phone.close()
先运行Server端，再运行Client端，代码运行结果：
>>>ipconfig /all Windows IP 配置 主机名 . . . . . . . . . . . . . : WINDOWS-CP2ICQS 主 DNS 后缀 . . . . . . . . . . . : 节点类型 . . . . . . . . . . . . : 混合 IP 路由已启用 . . . . . . . . . . : 否 WINS 代理已启用 . . . . . . . . . : 否 以太网适配器 本地连接: 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Realtek PCIe GBE Family Controller 物理地址. . . . . . . . . . . . . : 20-89-84-D1-E1-8B DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 否 自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是 本地链接 IPv6 地址. . . . . . . . : fe80::91d8:554a:b7fb:f16e%13(首选) IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.77.77(首选) 子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 默认网关. . . . . . . . . . . . . : 192.168.77.1 DHCPv6 IAID . . . . . . . . . . . : 287345028 DHCPv6 客户端 DUID . . . . . . . : 00-01-00-01-21-DE-4B-33-20-89-84-D1-E1-8B DNS 服务器 . . . . . . . . . . . : 114.114.114.114 TCPIP 上的 NetBIOS . . . . . . . : 已启用 隧道适配器 isatap.{D3F0159A-0A26-4494-9B2A-92BE10466E18}: 媒体状态 . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Microsoft ISATAP Adapter 物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-00-00-00-00-00-00-E0 DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 否 自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是 隧道适配器 Teredo Tunneling Pseudo-Interface: 媒体状态 . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开 连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 描述. . . . . . . . . . . . . . . : Teredo Tunneling Pseudo-Interface 物理地址. . . . . . . . . . . . . : 00-00-00-00-00-00-00-E0 DHCP 已启用 . . . . . . . . . . . : 否 自动配置已启用. . . . . . . . . . : 是 >>>dir 驱动器 D 中的卷没有标签。 卷的序列号是 FCBB-EB88 D:\PycharmProjects\python\01.py 的目录 2018/12/17 17:00 <DIR> . 2018/12/17 17:00 <DIR> .. 2018/12/17 16:11 581 su.py 2018/12/17 15:57 1,011 客户.py 2018/12/17 17:00 1,802 服务.py 3 个文件 3,394 字节 2 个目录 43,045,126,144 可用字节 >>>q Process finished with exit code 0
