在学习网络编程之前还有许多的知识需要普及。socket就是很重要的一环。今天来看一看套接字。
1.服务器端与客户端
BS架构 （腾讯通软件：server+client）
CS架构 （web网站）
C/S架构与socket的关系：
我们学习socket就是为了完成C/S架构的开发
2.OSI七层模型
互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层
每层运行常见物理设备
详细参考：
http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html#_label4
学习socket一定要先学习互联网协议：
1.首先：本节课程的目标就是教会你如何基于socket编程，来开发一款自己的C/S架构软件
2.其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的
3.然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，你想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准。
4.最后：就让我们从这些标准开始研究，开启我们的socket编程之旅
TCP/IP协议族包括运输层、网络层、链路层。
3.socket层
Socket是介于应用层和传输层之间。
4.socket是什么
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
扫盲篇：
1 将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序
2
3 而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识（Google Chrome会有多个PID）
5.套接字的发展历程
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。
1、基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
2、基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)
6.套接字的工作流程
生活中的场景，你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。
生活中的场景就解释了这工作原理，也许TCP/IP协议族就是诞生于生活中，这也不一定。
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。
一、socket模块发送和接收消息
示例：模拟发送消息和接收消息的过程
tcp服务端（server）
1#!/usr/bin/env python 2# -*- coding:utf-8 -*- 3 4import socket 5 6phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#买手机 7phone.bind(('127.0.0.1',8000))#绑定手机卡 #改成服务端网卡IP地址和端口 8phone.listen(5)#开机 5的作用是最大挂起连接数 #backlog连接池（也叫半链接） 9print('------------->')10conn,addr=phone.accept()#等电话1112msg=conn.recv(1024)#收消息13print('客户端发来的消息是：',msg)14conn.send(msg.upper())#发消息1516conn.close()17phone.close()
执行结果：
1 ------------->
tcp客户端(client)
1#!/usr/bin/env python 2# -*- coding:utf-8 -*- 3 4import socket 5 6phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 7 8phone.connect(('127.0.0.1',8000))#拔通电话 #改成服务端网卡IP地址和端口 910phone.send('hello'.encode('utf-8'))#发消息11data=phone.recv(1024)12print('收到服务端的发来的消息: ',data)1314phone.close()
执行结果：
1 收到服务端的发来的消息: b'HELLO'
二、功能介绍
① server = socket.socket()
1参数一：地址簇 2 3 socket.AF_INET IPv4（默认） 4 socket.AF_INET6 IPv6 5 6 socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信 7 8参数二：类型 910socket.SOCK_STREAM 流式socket ,for TCP （默认）11socket.SOCK_DGRAM 数据报式socket ,for UDP1213 socket.SOCK_RAW 原始套接字，普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文；此外，利用原始套接字，可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。14 socket.SOCK_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。15 socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务1617参数三：协议18 （默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议1920详情
1# 服务端 2import socket 3ip_port = ('127.0.0.1',9999) 4sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0) 5sk.bind(ip_port) 6 7while True: 8data,(host,port) = sk.recvfrom(1024) 9print(data,host,port)10sk.sendto(bytes('ok', encoding='utf-8'), (host,port))111213#客户端14import socket15ip_port = ('127.0.0.1',9999)1617sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)18while True:19inp = input('数据：').strip()20ifinp =='exit':21break22sk.sendto(bytes(inp, encoding='utf-8'),ip_port)23data = sk.recvfrom(1024)24print(data)2526sk.close()2728UDP Demo
②server.bind(address)
server.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址
③server.listen(backlog)
开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5,这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列
④server.setblocking(bool)
是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错
⑤conn,addr =server.accept()
接受连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来
⑥ client.connect(address)
连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。
⑦client.connect_ex(address)
同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061
⑧client.close()
关闭套接字
⑨client.recv(bufsize[,flag])
接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略
⑩client.recvfrom(bufsize[.flag])
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
⑪server.send(string[,flag])
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。即：可能未将指定内容全部发送
⑫server.sendall(string[,flag])
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；
内部通过递归调用send，将所有内容发送出去
⑬server.sendto(string[,flag],address)
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。该函数主要用于UDP协议
⑭sk.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 client 连接最多等待5s ）
⑮sk.getpeername()
返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）
⑯sk.getsockname()
返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
⑰sk.fileno()
套接字的文件描述符
三、ssh程序
整合下上面的代码，做个ssh连接的客户端，实现基本xshell功能
7.粘包
须知：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包。（原因详见第3点）
1、socket收发消息的原理
socket发送原理图
2、为什么会出现所谓的粘包
原因：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（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。即面向消息的通信是有消息保护边界的。
tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头。
3、tcp会发生粘包的两种情况如下：
1、发送端多次send间隔较短，并且数据量较小，tcp会通过Nagls算法，封装成一个包，发送到接收端，接收端不知道这个包由几部分组成，所以就会产生粘包。
2、数据量发送的大，接收端接收的小，再接一次，还会出现上次没有接收完成的数据。就会出现粘包。
