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一、簡單的tcp套接字通信

套接字通信的一般流程

服務(wù)端

server = socket() #創(chuàng)建服務(wù)器套接字server.bind() #把地址綁定到套接字,網(wǎng)絡(luò)地址加端口server.listen() #監(jiān)聽鏈接inf_loop: #服務(wù)器無限循環(huán)conn,addr = server.accept() #接受客戶端鏈接，建立鏈接connconn_loop: #通訊循環(huán)conn.recv()/conn.send() #通過建立的鏈接conn不斷的對話(接收與發(fā)送消息)conn.close() #關(guān)閉客戶端套接字鏈接connserver.close() #關(guān)閉服務(wù)器套接字(可選)

　　

客戶端

client = socket() # 創(chuàng)建客戶套接字client.connect() # 嘗試連接服務(wù)器,用ip+portcomm_loop: # 通訊循環(huán)client.send()/client.recv() # 對話(發(fā)送/接收)消息client.close() # 關(guān)閉客戶套接字

　　

套接字通信例子

socket通信流程與打電話流程類似，我們就以打電話為例實現(xiàn)簡單的tcp套接字通信

服務(wù)端

import socket?# 1.買手機phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 基于網(wǎng)絡(luò)通信的 基于tcp通信的套接字?# 2.綁定手機卡(IP地址) 運行這個軟件的電腦IP地址 ip和端口都應(yīng)該寫到配置文件中phone.bind(('127.0.0.1',8080)) # 端口0-65535 0-1024 給操作系統(tǒng)，127.0.0.1是本機地址即本機之間互相通信?# 3.開機phone.listen(5) # 5 代表最大掛起的鏈接數(shù)?# 4.等電話鏈接print('服務(wù)器運行啦...')# res = phone.accept() #底層 就是 tcp 三次握手# print(res)conn,client_addr = phone.accept() # conn 電話線 拿到可以收發(fā)消息的管道 conn鏈接?while True: #通信循環(huán)，可以不斷的收發(fā)消息# 5.收發(fā)消息data = conn.recv(1024) # 1024個字節(jié) 1.單位：bytes 2.1024代表最大接收1024個bytesprint(data)?conn.send(data.upper())?# 6.掛電話conn.close()

　　

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客戶端

import socket?# 1.買手機 客戶端的phone 相當(dāng)于服務(wù)端的 connphone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 基于網(wǎng)絡(luò)通信的 基于tcp通信的套接字?# 2.撥號 (服務(wù)端的ip 和服務(wù)端的 端口)phone.connect(('127.0.0.1',8080)) #phone 拿到可以發(fā)收消息的管道 鏈接對象phone,建立了與服務(wù)端的鏈接?while True:# 3.發(fā)收消息 bytes型msg = input("請輸入：")phone.send(msg.encode('utf-8'))data = phone.recv(1024)print(data)?# 4.關(guān)閉phone.close()

　　

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注意：這里的發(fā)消息收消息都不能為空，否則會出現(xiàn)錯誤。

這里只能接收一個鏈接，不能循環(huán)接收鏈接，即打一次電話不能再打了，只能重新開機（重新運行程序）再打，

所以這里要加上鏈接循環(huán)。

加上鏈接循環(huán)

服務(wù)端

import socket?phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)#這里是重用ip和端口，防止出現(xiàn)地址被占用的情況，即time_wait狀態(tài)phone.bind(('127.0.0.1',8080))phone.listen(5)while True: #連接循環(huán) 沒有并發(fā) 但可一個一個 接收客戶端的請求，一個鏈接結(jié)束，另外一個鏈接進(jìn)來print('服務(wù)器開始運行啦...')conn,client_addr = phone.accept() # 現(xiàn)在沒并發(fā) 只能一個一個print(client_addr)?while True:try: # try...except 出異常適合windows 出異常這里指客戶端斷開，防止服務(wù)端直接終止data = conn.recv(1024)if not data:break #linux客戶端意外斷開，這里接收的就是空，防止接收為空的情況print('客戶端數(shù)據(jù)：',data)conn.send(data.upper())except ConnectionResetError:breakconn.close()phone.close()?# 針對客戶端意外斷開的兩種情況#使用try ...except 是防止客戶端意外斷開產(chǎn)生# ConnectionResetError: [WinError 10054] 遠(yuǎn)程主機強迫關(guān)閉了一個現(xiàn)有的連接。# 錯誤，針對windows系統(tǒng)?# linux客戶端意外斷開，這里接收的就是空，防止接收為空的情況# 用if 判斷接收的消息是否為空

　　

客戶端

import socketphone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)phone.connect(('127.0.0.1',8080))while True:msg = input('msg>>>:').strip() # ''if not msg:continue #防止輸入為空的情況phone.send(msg.encode('utf-8')) # b''data = phone.recv(1024)print(data.decode('utf-8')) #解碼?phone.close()

　　

附：一個服務(wù)端，多個客戶端，將一個客戶端復(fù)制多個相同的文件，同時運行多個相同代碼的客戶端文件即可實現(xiàn)多個客戶端鏈接服務(wù)端，但是這種鏈接不是同時的，只能一個客戶端通信完，另外一個客戶端在連接池（backlog設(shè)置的內(nèi)容）里等著，等一個鏈接結(jié)束才能開始通信。

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可能會遇到的問題

這個是由于你的服務(wù)端仍然存在四次揮手的time_wait狀態(tài)在占用地址（如果不懂，請深入研究1.tcp三次握手，四次揮手 2.syn洪水攻擊 3.服務(wù)器高并發(fā)情況下會有大量的time_wait狀態(tài)的優(yōu)化方法），即之前用的端口在系統(tǒng)中仍未清理

解決方法

方法1

#加入一條socket配置，重用ip和端口?phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加phone.bind(('127.0.0.1',8080))

　　

方法2

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在linux系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在大量TIME_WAIT狀態(tài)的連接，通過調(diào)整linux內(nèi)核參數(shù)解決，vi /etc/sysctl.conf?編輯文件，加入以下內(nèi)容：net.ipv4.tcp_syncookies = 1net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30然后執(zhí)行 /sbin/sysctl -p 讓參數(shù)生效。net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示開啟SYN Cookies。當(dāng)出現(xiàn)SYN等待隊列溢出時，啟用cookies來處理，可防范少量SYN攻擊，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉；?net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示開啟重用。允許將TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP連接，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉；?net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示開啟TCP連接中TIME-WAIT sockets的快速回收，默認(rèn)為0，表示關(guān)閉。?net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統(tǒng)默認(rèn)的 TIMEOUT 時間

　　

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二、基于tcp實現(xiàn)遠(yuǎn)程執(zhí)行命令

模擬ssh遠(yuǎn)程執(zhí)行命令 ，執(zhí)行命令即Windows的命令提示行里輸入命令，在linux的終端輸入命令

通過tcp模擬執(zhí)行命令并獲得結(jié)果，這里需要用到subprocess模塊

如何執(zhí)行系統(tǒng)命令： 并拿到執(zhí)行結(jié)果
? import os
? os.system # 只能拿到 運行結(jié)果 0 執(zhí)行成功 非0 失敗
? 一般用：
? ? ? import subprocess
? ? ? obj = subprocess.Popen('dir d:',shell=True) # shell 啟了一個cmd
? ? ? 把命令結(jié)果丟到管道里面:
? ? ? ? ? subprocess.Popen('dir d:',shell=True,
? ? ? ? ? ? ? ? stdout=subprocess.PIPE)
print(obj.stdout.read().decode('gbk'))拿到命令的結(jié)果
print(obj.stderr.read().decode('gbk'))拿到產(chǎn)生的錯誤，Windows系統(tǒng)用'gbk'編碼，linux用'utf-8'編碼
#且只能從管道里讀一次結(jié)果

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例子

服務(wù)端

import socketimport subprocess?ip_port = ("127.0.0.1",8000)buffer_size = 1024tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)tcp_server.bind(ip_port)tcp_server.listen(5)?while True:print("服務(wù)器開始運行啦")conn,addr = tcp_server.accept()# print("conn是",conn)while True:try:# 1、收到命令cmd = conn.recv(buffer_size)print("收到客戶端的命令",cmd.decode("utf-8"))# 2、執(zhí)行命令，拿到結(jié)果p = subprocess.Popen(cmd.decode("utf-8"),stdout=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE,shell=True)res_cmd_err = p.stderr.read()res_cmd_out = p.stdout.read() #這里產(chǎn)生的結(jié)果Windows的編碼是'gbk'，linux是'utf-8'# print("res_cmd——out",res_cmd_out)if res_cmd_err: #出現(xiàn)錯誤res_cmd = res_cmd_errconn.send(res_cmd)else:if not res_cmd_out: #命令正常執(zhí)行，但沒有返回值res_cmd = "命令執(zhí)行成功！"conn.send(res_cmd.encode("gbk")) #3、將結(jié)果返回給客戶端，注意Windows和linux的編碼不同else:conn.send(res_cmd_out)except Exception as e:print(e)breakconn.close()

　　

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客戶端

import socket?ip_port = ("127.0.0.1",8000)buffer_size = 1024tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)tcp_client.connect(ip_port)while True:# 1、發(fā)命令cmd = input("請輸入命令：").strip()if not cmd:continueif cmd == "quit":breaktcp_client.send(cmd.encode("utf-8"))# 2、接收命令，但是這里接收的數(shù)據(jù)量可能大于buffersize，即一次接收不完，下次通信接收的是上次未接收完的數(shù)據(jù)，就會產(chǎn)生粘包現(xiàn)象res = tcp_client.recv(buffer_size)print(res.decode("gbk")) #注意Windows和linux的編碼不同tcp_client.close()

　　

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三、tcp粘包現(xiàn)象

須知：只有TCP有粘包現(xiàn)象，UDP永遠(yuǎn)不會粘包。

socket收發(fā)消息的底層原理

收發(fā)消息流程

1、發(fā)送方的應(yīng)用程序?qū)⒆止?jié)要發(fā)送的消息復(fù)制到自己的緩存（內(nèi)存），操作系統(tǒng)（os）通過調(diào)用網(wǎng)卡將緩存的消息發(fā)送到接收方的網(wǎng)卡

2、接收方網(wǎng)卡將消息存在自己操作系統(tǒng)的緩存中，接收方的應(yīng)用程序從自己的緩存中取出消息

總結(jié)

1、程序的內(nèi)存和os（操作系統(tǒng)）的內(nèi)存兩個內(nèi)存互相隔離，程序的內(nèi)存是用戶態(tài) 的內(nèi)存，操作系統(tǒng)的內(nèi)存是內(nèi)核態(tài)的內(nèi)存

2、發(fā)送消息是將用戶態(tài)的內(nèi)存復(fù)制給內(nèi)核態(tài)的內(nèi)存

3、發(fā)送方遵循tcp協(xié)議將消息通過網(wǎng)卡發(fā)送給接收方，接收方通知接收方的操作系統(tǒng)調(diào)用網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)，還要講內(nèi)存態(tài)的消息復(fù)制到用戶態(tài)的內(nèi)存

4、發(fā)送方消息復(fù)制給自己內(nèi)核態(tài)的內(nèi)存速度快時間短，接收方要通知OS收消息，還要復(fù)制消息，用時長

不管是recv還是send都不是直接接收對方的數(shù)據(jù)，而是操作自己的操作系統(tǒng)內(nèi)存，不是一個send對應(yīng)一個recv

基于tcp的套接字客戶端往服務(wù)端上傳文件，發(fā)送時文件內(nèi)容是按照一段一段的字節(jié)流發(fā)送的，在接收方看了，根本不知道該文件的字節(jié)流從何處開始，在何處結(jié)束。

所謂粘包問題主要還是因為接收方不知道消息之間的界限，不知道一次性提取多少字節(jié)的數(shù)據(jù)所造成的。

發(fā)送方引起的粘包是由TCP協(xié)議本身造成的，TCP為提高傳輸效率，發(fā)送方往往要收集到足夠多的數(shù)據(jù)后才發(fā)送一個TCP段。若連續(xù)幾次需要send的數(shù)據(jù)都很少，通常TCP會根據(jù)優(yōu)化算法（Nagle算法，將多次間隔較小且數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，合并成一個大的數(shù)據(jù)塊，然后進(jìn)行封包）把這些數(shù)據(jù)合成一個TCP段后一次發(fā)送出去，這樣接收方就收到了粘包數(shù)據(jù)。

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兩種情況下會發(fā)生粘包

1、發(fā)送端需要等緩沖區(qū)滿才發(fā)送出去，造成粘包（發(fā)送數(shù)據(jù)時間間隔很短，數(shù)據(jù)了很小，會合到一起，產(chǎn)生粘包）

2、接收方不及時接收緩沖區(qū)的包，或者由于buffersize的限制，一次接收不完，造成多個包接收（客戶端發(fā)送了一段數(shù)據(jù)，服務(wù)端只收了一小部分，服務(wù)端下次再收的時候還是從緩沖區(qū)拿上次遺留的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生粘包）

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例子

服務(wù)端

import socketimport timeserver = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)server.bind(('127.0.0.1', 9999))server.listen(5)?print('... 開始運行...')conn, addr = server.accept()?#data1 = conn.recv(1024)?data1 = conn.recv(1) # 當(dāng)只取一個字符的時候，剩下的數(shù)據(jù)還在緩存池里面，下次接收時間很短的話，# 會繼續(xù)把上次沒接收完的一起取出來，就發(fā)生的粘包現(xiàn)象print('第一次', data1)?data2 = conn.recv(1024)print('第二次', data2)?conn.close()server.close()

　　

客戶端

# 兩次send：數(shù)據(jù)量小，時間間隔很短，會發(fā)生粘包?import socketimport time?client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)client.connect(('127.0.0.1', 9999))?client.send('hello'.encode('utf-8'))?# time.sleep(1) #兩次send直接隔一段時間，不會發(fā)生粘包現(xiàn)象?client.send('world'.encode('utf-8'))?client.close()

　　

四、解決粘包問題

粘包問題產(chǎn)生的根源是接收方不知道一次提取多少字節(jié)的數(shù)據(jù)，那么需要發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)前告知接收方我這次要發(fā)送多少字節(jié)的數(shù)據(jù)即可。

解決方式的簡單版

先用struct 發(fā)送固定長度的消息，傳遞要發(fā)送消息的長度，然后按照這個長度接收消息

服務(wù)端

import socketimport subprocessimport struct?ip_port = ("127.0.0.1",9001)back_log = 5buffer_size = 1024?tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)tcp_server.bind(ip_port)tcp_server.listen(back_log)?while True:conn,addr = tcp_server.accept()print("服務(wù)器開始運行啦！")while True:try:cmd = conn.recv(buffer_size)if not cmd: breakp = subprocess.Popen(cmd.decode("utf-8"), stderr=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE, shell=True)err = p.stderr.read()if err:res_cmd = errelse:res_cmd = p.stdout.read()if not res_cmd:res_cmd = "執(zhí)行成功！".encode("gbk")print("命令已經(jīng)執(zhí)行！")?# 第一步：獲取結(jié)果消息的長度length = len(res_cmd)# 第二步：將結(jié)果消息的長度封裝為一個固定長度的報頭header = struct.pack("i", length)# 第三步：先向接收方發(fā)送報頭，使接收方知道真正接收的消息是多長，# 然后根據(jù)這個長度來重復(fù)循環(huán)接收消息conn.send(header)conn.send(res_cmd)except Exception as e:print(e)breakconn.close()

　　

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客戶端

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import socketimport struct?ip_port = ("127.0.0.1", 9001)buffer_size = 1024?tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)tcp_client.connect(ip_port)?while True:cmd = input("請輸入命令：")if not cmd: continueif cmd == "quit": breaktcp_client.send(cmd.encode("utf-8"))# 第一步：接收一個固定長度的報頭header = tcp_client.recv(4)# 第二步：解碼獲取報頭里隱藏的真實要接收消息的長度res_length = struct.unpack("i", header)[0]# 第三步：根據(jù)消息的長度來不斷的循環(huán)收取消息recv_data = b""recv_data_size = 0while recv_data_size < res_length:res_cmd = tcp_client.recv(buffer_size)recv_data = recv_data + res_cmdrecv_data_size = len(recv_data)print("收取的數(shù)據(jù)是", recv_data.decode("gbk"))?tcp_client.close()

　　

　　

解決方式終極版

通過自定義的報頭來傳遞除了消息長度外更多的消息，為傳遞的消息做一個字典。

服務(wù)端

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import socketimport subprocessimport structimport json?ip_port = ("127.0.0.1", 9000)back_log = 5buffer_size = 1024tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)tcp_server.bind(ip_port)tcp_server.listen(back_log)?while True:print("服務(wù)器開始運行啦！")conn, address = tcp_server.accept()while True:try:cmd = conn.recv(buffer_size)if not cmd: continuep = subprocess.Popen(cmd.decode("utf-8"), stderr=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE, shell=True)err = p.stderr.read()# print(err)if err:res_cmd = errelse:res_cmd = p.stdout.read()# print(res_cmd)# print(res_cmd)if not res_cmd:res_cmd = "已經(jīng)執(zhí)行啦！".encode("gbk")res_length = len(res_cmd)# 第一步：制作自定制的字典作為報頭，存儲多種信息header_dict = {"filename": "a.txt","md5": "7887414147774415","size": res_length}# 第二步：將字典序列化轉(zhuǎn)為json字符串，然后進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)成bytes，以便于直接網(wǎng)絡(luò)發(fā)送header_bytes = json.dumps(header_dict).encode("utf-8")# 第三步：獲得這個報頭的長度header_length = len(header_bytes)# 第四步：將報頭的長度打包成固定的長度，以便接收方先接收報頭send_header = struct.pack("i", header_length)# 第五步：先發(fā)送報頭的長度conn.send(send_header)# 第六步：發(fā)送報頭conn.send(header_bytes)# 第七步：發(fā)送真實的消息conn.send(res_cmd)except Exception as e:print(e)breakconn.close()

　　

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客戶端

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import socket import struct import jsonip_port = ("127.0.0.1", 9000) buffer_size = 1024 tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) tcp_client.connect(ip_port)while True:cmd = input("請輸入命令：")if not cmd: continueif cmd == "quit":breaktcp_client.send(cmd.encode("utf-8"))# 第一步：接收報頭的長度信息header_length = tcp_client.recv(4)# 第二步：獲取報頭的長度，解碼獲取報頭的長度header_size = struct.unpack("i", header_length)[0]# 第三步：根據(jù)報頭的長度信息接收報頭信息header_bytes = tcp_client.recv(header_size).decode("utf-8")# 第四步：根據(jù)接收的報頭信息反序列化獲得真實的報頭header_dict = json.loads(header_bytes)print("客戶端收到的報頭字典是",header_dict)# 第五步：根據(jù)報頭字典獲取真實消息的長度res_size = header_dict["size"]# 第六步：根據(jù)獲取的真實消息的長度不斷循環(huán)獲取真實消息data = b""data_size = 0while data_size < res_size:recv_data = tcp_client.recv(buffer_size)data = data + recv_datadata_size = len(data)print("接收的數(shù)據(jù)是", data.decode("gbk"))tcp_client.close()

　　

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Nicholas0707/p/9817040.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python之路(第三十一篇) 网络编程：简单的tcp套接字通信、粘包现象的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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