练习题|网络编程-socket开发

原文：https://www.cnblogs.com/shengyang17/p/8822745.html

1、什么是C/S架构？

　　C指的是client（客户端软件），S指的是Server（服务端软件），C/S架构的软件，实现服务端软件与客户端软件基于网络通信。

2、互联网协议是什么？分别介绍五层协议中每一层的功能？

　　互联网协议就是计算机界通用的语言；互联网协议分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层；

物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0。

数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式按照以太网协议；一组电信号构成一个数据包，叫做一组数据‘帧’；每一数据帧分成：报头head和数据data两部分。head前六个字节和后六个字节是mac地址，基于mac地址来标示对方；在局域网内以广播的方式工作。

网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址。

传输层功能：建立端口到端口的通信，端口即应用程序与网卡关联的编号。tcp和udp

应用层功能：有自己的协议如http、ftp协议，跑应用软件。

3、基于tcp协议通信，为何建立链接需要三次握手，而断开链接却需要四次挥手？

tcp协议，客户端给服务端发一次消息，服务端要回应下并且给发给客户端，然后客户端再发给服务端，中间两步回应下+给客户端发消息可以合成一步，链接建立完成也就是三次握手；客户端说要断开链接PIN=1，服务端确认下ack=1，客户端接收到了，这条管道就断开了，服务端要断开发PIN=1，客户端回一个ack=1，管道就断开了。

客户端说把数据传完了，服务端不一定传完数据了，中间那两步不能合成一步，所以断开链接需要四次挥手。

4、为何基于tcp协议的通信比基于udp协议的通信更可靠？

　　 tcp协议一定是先建好双向链接，发一个数据包要得到确认才算发送完成，没有收到就一直给你重发；udp协议没有链接存在，udp直接丢数据，不管你有没有收到。

5、‍流式协议指的是什么协议，数据报协议指的是什么协议？

流式协议指的是tcp协议，数据报协议指的是udp协议

6、什么是socket？简述基于tcp协议的套接字通信流程

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。

服务端先初始化Socket实例化一个类拿到对象（才能调用下面的接口），然后绑定IP端口(bind)，监听(listen)就是说客户端可以来连我了，调用accept接收链接；这时客户端初始化一个socket，然后connect与服务端建立好双向链接与accept对应。客户端发送请求数据，服务端处理请求并给客户端回应数据，这样一个通信循环；最后关闭套接字，一次交互结束。

7、什么是粘包？ socket 中造成粘包的原因是什么？哪些情况会发生粘包现象？

如客户端只recv(1024), 可结果比1024长那怎么办，只好在服务器端的IO缓冲区里把客户端还没收走的暂时存下来，等客户端下次再来收，所以当客户端第2次调用recv(1024)就会首先把上次没收完的数据先收下来，再收df命令的结果。

这个现象叫做粘包，就是指两次结果粘到一起了。它的发生主要是因为socket缓冲区导致的。

所谓粘包问题原因：（1）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。（2）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。

发生粘包的情况：（1）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，数据了很小，会合到一起，产生粘包）（2）接收方不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）

8、基于socket开发一个聊天程序，实现两端互相发送和接收消息

server

#Author:Kris# import socket
#
# HOST = ''                 # Symbolic name meaning all available interfaces
# PORT = 50007              # Arbitrary non-privileged port
#
# sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # sock_server.bind((HOST, PORT)) # # sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝 # conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象 # # with conn: # print('Connected by', addr) # while True: # data = conn.recv(1024) #接收1024个字节 # print("server recv:",conn.getpeername(), data.decode()) # if not data: break #收不到数据，就break # conn.sendall(data) #把收到的数据再全部返回给客户端 import socket HOST = '' # Symbolic name meaning all available interfaces PORT = 50007 # Arbitrary non-privileged port sock_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) sock_server.bind((HOST, PORT)) sock_server.listen(1) #开始监听，1代表在允许有一个连接排队，更多的新连接连进来时就会被拒绝 conn, addr = sock_server.accept() #阻塞直到有连接为止，有了一个新连接进来后，就会为这个请求生成一个连接对象 with conn: print('Connected by', addr) while True: data = conn.recv(1024) #接收1024个字节 print("recv from Alex:",conn.getpeername(), data.decode()) if not data: break #收不到数据，就break response = input(">>>").strip() conn.send(response.encode()) print("send to alex:",response)

client

#Author:Krisimport socketHOST = 'localhost'    # The remote host
PORT = 50007 # The same port as used by the server client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) client.connect((HOST, PORT)) while True: msg = input(">>>:").strip() if len(msg) == 0:continue client.sendall(msg.encode()) #发送用户输入的数据,必须是bytes模式 data = client.recv(1024) print('Received',data.decode()) #收到服务器的响应后，decode一下

9、基于tcp socket，开发简单的远程命令执行程序，允许用户执行命令，并返回结果

server

import socket
import subprocessphone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(('127.0.0.1',9901)) #0-65535:0-1024给操作系统使用 phone.listen(5) print('starting...') while True: # 链接循环 conn,client_addr=phone.accept() print(client_addr) while True: #通信循环 try: #1、收命令 cmd=conn.recv(1024) if not cmd:break #适用于linux操作系统 #2、执行命令，拿到结果 obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) stdout=obj.stdout.read() #它就是bytes格式；正确的 stderr=obj.stderr.read() #错误的结果 #3、把命令的结果返回给客户端 print(len(stdout)+len(stderr)) conn.send(stdout+stderr) #+是一个可以优化的点，申请一个新的内存空间 except ConnectionResetError: #适用于windows操作系统 break conn.close() phone.close()

client

import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',9901)) while True: #1、发命令 cmd=input('>>: ').strip() #ls /etc if not cmd:continue phone.send(cmd.encode('utf-8')) #2、拿命令的结果，并打印 data=phone.recv(1024) #1024是一个坑 print(data.decode('gbk')) phone.close()

10、基于tcp协议编写简单FTP程序，实现上传、下载文件功能，并解决粘包问题

服务端

import socket
import struct
import json
import subprocess
import osclass MYTCPServer:address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 server_dir='file_upload' def __init__(self, server_address, bind_and_activate=True): """Constructor. May be extended, do not override.""" self.server_address=server_address self.socket = socket.socket(self.address_family, self.socket_type) if bind_and_activate: try: self.server_bind() self.server_activate() except: self.server_close() raise def server_bind(self): """Called by constructor to bind the socket. """ if self.allow_reuse_address: self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) self.socket.bind(self.server_address) self.server_address = self.socket.getsockname() def server_activate(self): """Called by constructor to activate the server. """  self.socket.listen(self.request_queue_size) def server_close(self): """Called to clean-up the server. """  self.socket.close() def get_request(self): """Get the request and client address from the socket. """ return self.socket.accept() def close_request(self, request): """Called to clean up an individual request.""" request.close() def run(self): while True: self.conn,self.client_addr=self.get_request() print('from client ',self.client_addr) while True: try: head_struct = self.conn.recv(4) if not head_struct:break head_len = struct.unpack('i', head_struct)[0] head_json = self.conn.recv(head_len).decode(self.coding) head_dic = json.loads(head_json) print(head_dic) #head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123} cmd=head_dic['cmd'] if hasattr(self,cmd): func=getattr(self,cmd) func(head_dic) except Exception: break def put(self,args): file_path=os.path.normpath(os.path.join( self.server_dir, args['filename'] )) filesize=args['filesize'] recv_size=0 print('----->',file_path) with open(file_path,'wb') as f: while recv_size < filesize: recv_data=self.conn.recv(self.max_packet_size) f.write(recv_data) recv_size+=len(recv_data) print('recvsize:%s filesize:%s' %(recv_size,filesize)) tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080)) tcpserver1.run()

客户端

import socket
import struct
import json
import osclass MYTCPClient:address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 def __init__(self, server_address, connect=True): self.server_address=server_address self.socket = socket.socket(self.address_family, self.socket_type) if connect: try: self.client_connect() except: self.client_close() raise def client_connect(self): self.socket.connect(self.server_address) def client_close(self): self.socket.close() def run(self): while True: inp=input(">>: ").strip() if not inp:continue l=inp.split() cmd=l[0] if hasattr(self,cmd): func=getattr(self,cmd) func(l) def put(self,args): cmd=args[0] filename=args[1] if not os.path.isfile(filename): print('file:%s is not exists' %filename) return else: filesize=os.path.getsize(filename) head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize} print(head_dic) head_json=json.dumps(head_dic) head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding) head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes)) self.socket.send(head_struct) self.socket.send(head_json_bytes) send_size=0 with open(filename,'rb') as f: for line in f: self.socket.send(line) send_size+=len(line) print(send_size) else: print('upload successful') client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080)) client.run()

11、基于udp协议编写程序，实现功能

执行指定的命令，让客户端可以查看服务端的时间
执行指定的命令，让客户端可以与服务的的时间同步

server

import socket
import subprocess
import timeserver = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080)) while True: data, client_addr = server.recvfrom(1024) print(data, client_addr) obj = subprocess.Popen(data.decode('utf-8'),shell=True, # time 命令在windows 下不能用 stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) stdout = obj.stdout.read() stderr = obj.stderr.read() print(stdout+stderr) server.sendto(stdout+stderr,client_addr) if data.decode('utf-8') == 'time': str_time = time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime()) # str_time = '2017-01-01 00:00:00' server.sendto(str_time.encode('gbk'), client_addr) server.close()

client

import socket
import os
import time
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
while True:msg = input('>>>:').strip() client.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8080)) data,server_addr = client.recvfrom(1024) print(data.decode('utf-8'),server_addr) localtime = time.localtime() os.system("date %d-%d-%d" % (localtime.tm_year, localtime.tm_mon, localtime.tm_mday)) # 设置日期 os.system("time %d:%d:%d.0" % (localtime.tm_hour, localtime.tm_min, localtime.tm_sec)) # 设置时间 client.close()