《计算机网络——自顶向下方法》应用层——socket编程

TCP套接字编程

典型的网络应用是由一对程序组成的（客户程序和服务器程序），他们位于两个不同的端系统中。当运行这两个程序时，创建了一个客户进程和一个服务器进程，同时它们通过从套接字读出和写入数据彼此进行通信。
网络应用程序有两类。一类是实现在协议标准中定义的操作；另一类网络应用程序是专用的网络应用程序，这种情况下程序的应用层协议并没有公开发布在某RFC中或者其他地方。
在研发阶段，开发者必须最先做的一个决定是：程序是运行在TCP上还是运行在UDP上。

UDP套接字编程

运行在不同的机器上的进程彼此通过向进程发送报文来进行通信。进程好比是一座房子，进程的套接字就好比是一扇门。应用程序位于房子中门的一侧；运输层位于该门朝外的另一侧。
当使用UDP时，发送进程为分组附上目的地址是由目的主机IP和目的地套接字端口号组成的。同时，发送方的源地址也是由源主机IP和端口号组成的，该地址也要附在分组上（由底层操作系统完成）。

示例

• client.py

from socket import *
serverName = '192.168.0.5'
serverPort = 12000
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
message = input("请输入一串小写字母:")
clientSocket.sendto(message.encode(), (serverName, serverPort))
modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048)
print(modifiedMessage.decode())
clientSocket.close()

• server.py

from socket import *
serverPort = 12000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
serverSocket.bind(('', serverPort))
print("服务器准备就绪:")
while True:    
    message, clientAddress = serverSocket.recvfrom(2048)
    modifiedMessage = message.upper()
    serverSocket.sendto(modifiedMessage, clientAddress)

TCP套接字编程

与UDP不同的是，TCP是一个面向连接的协议。则意味着在客户和服务器能够开始互相发送数据之前，他们先要握手和创建一个TCP连接。TCP连接的一端与客户套接字相联系另一端与服务器套接字相联系。当创建TCP连接时，我们将其与客户套接字地址和服务器套接字地址关联起来。使用创建的TCP连接，当一侧要向另一侧发送数据时，它只需经过其套接字将数据丢给TCP连接。

随着服务器进程的运行，客户程序能够向服务器发起一个TCP连接。这是由客户程序通过创建一个TCP套接字完成的。当客户生成其TCP套接字时，它指定了服务中的欢迎套接字地址，即服务器主机IP地址及其套接字的端口号。生成套接字后，该客户发起一个三次握手并创建与服务器的一个TCP连接。发生在运输层的三次握手对于客户和服务器时完全透明的。

示例

• client.py

from socket import *
serverName = '192.168.0.5'
serverPort = 13000
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
clientSocket.connect((serverName, serverPort))
message = input("请输入一段小写字母:")
clientSocket.send(message.encode())
modifiedMessage = clientSocket.recv(1024)
print(modifiedMessage.decode())

• server.py

from socket import *
serverPort = 13000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
serverSocket.bind(("", serverPort))
serverSocket.listen(1)
while True:    
    connectionSocket, address = serverSocket.accept()
    message = connectionSocket.recv(1024)
    modifiedMessage = message.upper()
    connectionSocket.send(modifiedMessage)
    connectionSocket.close()