web基础知识(2)--socket、TCP与UDP

首先要区分TCP与TCP/IP协议族，TCP是一个工作在传输层的用于传递数据的协议，而TCP/IP协议族是一组以TCP和IP协议为核心的协议族(见前文)，不能混为一谈。

一、socket

socket
套接字，直译为排插，其是进程间通信的一种方式，网络上的两个进程通过一个双向的通信连接实现数据交换，这个连接的一端就称为一个socket，每个socket都被绑定到一个特定的IP地址和端口，其本质是编程接口（API），且其内部包含了通信协议，本机地址，本地端口。
socket是一个封装好的程序接口，其内部已经对数据传输过程进行了控制，对如UDP/TCP封包与解包、IP封包与解包等较底层的内容都进行了封装，使开发者可以直接通过API选择传输协议，并传输和接收数据内容。

python中的socket模块
python中提供了socket模块，用socket对象来进行通信，其中socket模块的常用方法(另有很多其他方法，详参此文)如下：

socket.socket(family = AF_INET, type = SOCK_STREAM, proto = 0, fileno = None) 创建套接字对象
family参数意为通信方式，socket.AF_UNIX用于单一的Unix系统进程间通信，socket.AF_INET用于 Internet 进程间通信，socket.AF_INET6用于IPV6
type参数意为套接字类型，socket.SOCK_STREAM用于TCP；socket.SOCK_DGRAM用于UDP，socket.SOCK_RAW原始套接字，用于处理非IP协议通信以及可自行构建IP首部；
proto参数意为协议类型，默认时自动选择。

socket.create_connection(address [, timeout [, source_address ] ]):连接到侦听Internet 地址（2元组 ）的TCP服务，然后返回套接字对象
socket.socketpair([ family [, type [, proto ] ] ]):使用给定的地址系列，套接字类型和协议编号构建一对连接的套接字对象
socket.fromfd(fd, family, type, roto = 0):复制文件描述符fd（由文件对象的fileno()方法返回的整数 ），并从结果中构建一个套接字对象

创建出来的socket对象可以代表客户端也可以代表服务器，根据使用方法的不同加以区分，socket对象的常用方法(另有很多其他方法，详参此文)如下所示：

服务器段套接字：
s.bind(address)  :绑定地址(host,port)到套接字，在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen(backlog)  :开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量，该值至少为1，大部分应用程序设为5即可。
s.accept()  :被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来。

客户端套接字：
s.connect(address) :主动初始化TCP服务器连接，一般address的格式为元组(hostname,port)，如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex(address) :connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常。

公共用途的套接字函数：
s.recv()  :接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()  :发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall()  :完整发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvfrom()  :接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address），其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()  :发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为(ipaddr, port)的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close()  :关闭套接字。
s.getpeername() :返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()  :返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)。
s.setsockopt(level,optname,value)  :设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])  :返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)  :设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()  :返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno():返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) :如果flag为False，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式(默认值)，非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()  :创建一个与该套接字相关连的文件。

python中UDP/TCP协议乃至其他传输协议都可以通过socket模块实现，实现方法见后文。

python中的socketserver模块
在python2中为SocketServer，python3中修改为socketserver模块，其用于简化网络客户与服务器的实现，是socket模块的高级封装。