python Socket網絡編程 基礎
內容概要
- Socket介紹
- Socket參數介紹
- 基本Socket實例
- Socket實現多連接處理
- 通過Socket實現簡單SSH
- 通過Socket實現文件傳送
1. Socket介紹
Socket Families(地址簇)
socket.AF_UNIX unix本機進程間通信
socket.AF_INET IPV4
socket.AF_INET6 IPV6
Socket Types
socket.SOCK_STREAM #for tcp
socket.SOCK_DGRAM #for udp
socket.SOCK_RAW #原始套接字，普通的套接字無法處理ICMP、IGMP等網絡報文，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，即保證交付數據報但不保證順序。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序使用。
socket.SOCK_SEQPACKET #廢棄了
2. Socket 參數介紹
socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None) #實例化一個socket 必會
socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0
返回值：[(family, socktype, proto, canonname, sockaddr)]有元組組成的列表，元組裏面包含5個元素,其中sockaddr是(host,port)
- family: 表示socket使用的協議簇。常用的協議簇包括AF_UNIX(本機通信）/AF_INET（TCP/IP協議簇中的IPv4協議）/AF_INET6（TCP/IP協議簇中的IPv6協議）。在python的socket包中，用1表示AF_UNIX，2表示AF_INET，10表示AF_INET6。
- sockettype：表示socket的類型。常見的socket類型包括SOCK_STREAM（TCP流）/SOCK_DGRAM（UDP數據報）/SOCK_RAW（原始套接字）。其中，SOCK_STREAM=1，SOCK_DGRAM=2，SOCK_RAW=3
- proto：顧名思義，就是指定協議。套接口所用的協議。如調用者不想指定，可用0。常用的協議有，IPPROTO_TCP(=6)和IPPTOTO_UDP(=17)，它們分別對應TCP傳輸協議、UDP傳輸協議。
>>> import socket >>> socket.getaddrinfo(‘www.baodu.com‘,80) [(<AddressFamily.AF_INET: 2>, 0, 0, ‘‘, (‘115.29.223.128‘, 80))]
s = socket.socket() # 默認就使用 family=AF_INET, type=SOCK_STREAM
s.bind(address) 必會
s.bind(address) 將套接字綁定到地址。address地址的格式取決於地址族。在AF_INET下，以元組（host,port）的形式表示地址。
s.listen(backlog) 必會
開始監聽傳入連接。backlog指定在拒絕連接之前，可以掛起的最大連接數量。
backlog等於5，表示內核已經接到了連接請求，但服務器還沒有調用accept進行處理的連接個數最大為5
這個值不能無限大，因為要在內核中維護連接隊列
s.setblocking(bool) 必會
是否阻塞（默認True），如果設置False，那麽accept和recv時一旦無數據，則報錯。
s.accept() 必會
接受連接並返回（conn,address）,其中conn是新的套接字對象，可以用來接收和發送數據。address是連接客戶端的地址。
接收TCP 客戶的連接（阻塞式）等待連接的到來
s.connect(address) 必會
連接到address處的套接字。一般，address的格式為元組（hostname,port）,如果連接出錯，返回socket.error錯誤。
s.close() 必會
關閉套接字
s.recv(bufsize[,flag]) 必會
接受套接字的數據。數據以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的數量。flag提供有關消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send(string[,flag]) 必會
將string中的數據發送到連接的套接字。返回值是要發送的字節數量，該數量可能小於string的字節大小。即：可能未將指定內容全部發送。
s.sendall(string[,flag]) 必會
將string中的數據發送到連接的套接字，但在返回之前會嘗試發送所有數據。成功返回None，失敗則拋出異常。
內部通過遞歸調用send，將所有內容發送出去。
s.settimeout(timeout) 必會
設置套接字操作的超時期，timeout是一個浮點數，單位是秒。值為None表示沒有超時期。一般，超時期應該在剛創建套接字時設置，因為它們可能用於連接的操作（如 client 連接最多等待5s ）
s.getpeername()
返回連接套接字的遠程地址。返回值通常是元組（ipaddr,port）。
s.getsockname()
返回套接字自己的地址。通常是一個元組(ipaddr,port)
s.fileno()
套接字的文件描述符
3. 基本Socket實例
1 import socket 2 3 target_host = ‘localhost‘ 4 target_port = 9999 5 6 client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 7 8 client.connect((target_host, target_port)) 9 10 while True: 11 msg = input(‘>>>‘).strip() 12 if len(msg) == 0:continue 13 if msg == ‘q‘:break 14 client.send(msg.encode(‘utf-8‘)) 15 response = client.recv(4096) 16 print(response) 17 18 client.close()
以上是socket客戶端支持多交互
1 import socket 2 3 HOST = ‘localhost‘ 4 PORT = 9999 5 # 建立一個socket對象 6 server = socket.socket() 7 # 綁定host,port 8 server.bind((HOST, PORT)) 9 # 開始監聽 10 server.listen(5) 11 # 等待客戶端連接 12 conn, addr = server.accept() 13 # 接受數據 14 data = conn.recv(1024) 15 # 打印數據 16 print(data) 17 # 關閉server 18 server.close()
上面是一個最基本的server端,只能建立一個鏈接,再接受一次客戶端的data後就結束了. 需要多次交互只需加個while循環
1 import socket 2 3 HOST = ‘localhost‘ 4 PORT = 9999 5 # 建立一個socket對象 6 server = socket.socket() 7 # 綁定host,port 8 server.bind((HOST, PORT)) 9 # 開始監聽 10 server.listen(5) 11 # 等待客戶端連接 12 conn, addr = server.accept() 13 # 接受數據 14 15 while True: 16 data = conn.recv(1024) 17 if not data: 18 print(‘客戶端斷開了‘) 19 break 20 print(data) 21 conn.send(data.upper()) 22 23 # 關閉server 24 server.close()
4.Socket實現多連接處理
上面的代碼雖然實現了服務端與客戶端的多次交互，但是你會發現，如果客戶端斷開了， 服務器端也會跟著立刻斷開，因為服務器只有一個while 循環，客戶端一斷開，服務端收不到數據 ，就會直接break跳出循環，然後程序就退出了，這顯然不是我們想要的結果 ，我們想要的是，客戶端如果斷開了，我們這個服務端還可以為下一個客戶端服務，它不能斷，她接完一個客，擦完嘴角的遺留物，就要接下來勇敢的去接待下一個客人。 在這裏如何實現呢？
1 conn,addr = server.accept() #接受並建立與客戶端的連接,程序在此處開始阻塞,只到有客戶端連接進來...
我們知道上面這句話負責等待並接收新連接，對於上面那個程序，其實在while break之後，只要讓程序再次回到上面這句代碼這，就可以讓服務端繼續接下一個客戶啦。
1 import socket 2 3 HOST = ‘localhost‘ 4 PORT = 9999 5 6 server = socket.socket() 7 8 server.bind((HOST, PORT)) 9 10 server.listen(5) 11 12 while True: 13 14 conn, addr = server.accept() 15 16 while True: 17 data = conn.recv(1024) 18 if not data: 19 print(‘客戶端斷開了‘) 20 break 21 print(data) 22 conn.send(data.upper()) 23 24 # 關閉server 25 server.close()
註意了， 此時服務器端依然只能同時為一個客戶服務，其客戶來了，得排隊(連接掛起)
5.通過socket實現簡單的ssh
光只是簡單的發消息、收消息沒意思，幹點正事，可以做一個極簡版的ssh，就是客戶端連接上服務器後，讓服務器執行命令，並返回結果給客戶端。
1 import socket 2 import os 3 4 bind_ip = ‘0.0.0.0‘ 5 bind_port = 9999 6 7 server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 8 server.bind((bind_ip, bind_port)) 9 10 server.listen() 11 12 while True: 13 print(‘[*] Listening on %s:%s‘ % (bind_ip, bind_port)) 14 conn, addr = server.accept() 15 print(‘[*] conn from %s:%s‘ % addr) 16 while True: 17 request = conn.recv(1024) 18 if not request: 19 print(‘[*] Client is closed‘) 20 break 21 print(‘[*] Execute the cmd: %s‘ % request) 22 cmd_res = os.popen(request.decode()).read() 23 if len(cmd_res) == 0: 24 cmd_res = ‘[*] CMD is not output...‘ 25 # 先發送大小,bytes狀態大小, 26 conn.send(str(len(cmd_res.encode())).encode()) 27 # 2次send數據中間等待客戶端確認,解決粘包問題 28 client_ack = conn.recv(1024) 29 conn.send(cmd_res.encode()) 30 print(‘[*] Send down‘)
上面 socket ssh server
1 import socket 2 3 target_host = ‘localhost‘ 4 target_port = 9999 5 6 client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 7 client.connect((target_host, target_port)) 8 9 while True: 10 cmd = input(‘>>:‘).strip() 11 if len(cmd) == 0:continue 12 client.send(cmd.encode()) 13 # 接受數據總大小 14 res_size = client.recv(1024) 15 # 響應服務端,解決粘包問題 16 client.send(‘start send‘.encode()) 17 print(‘[*] Res_size:‘, res_size) 18 # 文件大小都是bytes狀態大小,和服務器發過來的大小在同一狀態 19 received_size = 0 20 while received_size < int(res_size): 21 data = client.recv(1024) 22 # 每次收到的有可能小於1024 23 received_size += len(data) 24 print(data.decode()) 25 else: 26 print(‘[*] Receive done...%s‘ % received_size)
上面 socket ssh client
very cool , 這樣我們就做了一個簡單的ssh , 但多試幾條命令你就會發現，上面的程序有以下2個問題。
- 不能執行top等類似的 會持續輸出的命令,這是因為，服務器端在收到客戶端指令後，會一次性通過os.popen執行，並得到結果後返回給客戶，但top這樣的命令用os.popen執行你會發現永遠都不會結束，所以客戶端也永遠拿不到返回。(真正的ssh是通過select 異步等模塊實現的，我們以後會涉及)
- 不能執行像cd這種沒有返回的指令， 因為客戶端每發送一條指令，就會通過client.recv(1024)等待接收服務器端的返回結果，但是cd命令沒有結果 ，服務器端調用conn.send(data)時是不會發送數據給客戶端的。 所以客戶端就會一直等著，等到天荒地老，結果就卡死了。解決的辦法是，在服務器端判斷命令的執行返回結果的長度，如果結果為空，就自己加個結果返回給客戶端，如寫上"cmd exec success, has no output."
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