《计算机网络》实验报告——Socket网络编程

一、实验目的：

掌握应用层网络通信程序编制的方法。

二、实验内容：

1、学习和熟悉网络编程函数
2、基于客户/服务器模型，编制网络通信程序

三、实验要求：

分别编制客户程序和服务器程序。其基本功能要求是：
启动运行后，客户端进程发送一个字符串（例如I LOVE CUGB）,服务器接收到后，进行反转显示（如：BGUC EVOL I）。
提示：如果只有一台计算机也可以实现本实验，需要把目的IP地址设置成127.0.0.1

四、实验步骤：

本次实验我使用Python语言来进行，使用的编译器是Visual Studio Code。
首先进行Server服务器端的编程，文件为server.py，在文件首部需要socket库和sys库，分别作用于socket编程和退出。在本程序里面用了许多try语句的异常处理的用法，当发生错误的时候就会抛出错误并且退出程序。
在最开始我们需要创建套接字，上述代码使用了下面两个属性来创建 Socket：
地址簇 : AF_INET (IPv4)
类型: SOCK_STREAM (使用 TCP 传输控制协议)
就这样建立套接字socket之后放入s中，若发生错误则会抛出提示并且退出，反之则会显示“套接字创建成功！”。

try:  
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  
except socket.error as msg:  
    print ('无法创建套接字Socket')  
    sys.exit();  
print ('套接字创建成功！')

然后我们需要得到本机的IP地址，可以使用终端输入”ipconfig”得到本机IPv4地址:172.20.55.148，也可以使用Socket库中函数gethostbyname()，同样也抛出错误，若无法解析则提示并退出，否则就存入host，并且设置端口号port为8088，可修改。

try:  
    #host = '172.20.55.148'  
    host = socket.gethostbyname(socket.gethostname())  
except socket.gaierror:  
    print('主机名无法解析...')  
    sys.exit()  

port = 8088  
print('IP地址:',host,'端口:',port)

然后就是进行bind绑定，对Socket绑定到我所用的IP地址和端口号，同样若失败则抛出错误，否则显示绑定成功。bind()函数需要之前设置的host和port变量即可。

#s.bind((host, port))  
try:  
    s.bind((host, port))  
except socket.error :  
    print ('绑定发生错误')  
    sys.exit()  
print('套接字绑定成功!')

绑定之后则需要进行侦听，需要将Socket变成侦听模式，用到socket()函数，里面放入一个参数，我设置的是s.listen(5)，代表可保持等待状态的连接数，这里表示最多有5个连接等待处理，若此时来了第6个则会拒绝。

s.listen(5)  
print('正在侦听...')

到这个地步就差不多完成了，接下来就是等待客户端的连接，这边只需要接受连接即可，我这里设置的是while循环一直进行，也就是客户端可以不断连接断开，服务器端一直打开接受连接。
在这个while循环里面，对于每一次连接进行一系列处理。socket内的accept函数即可完成接受连接，并且显示连接到对方的地址。

c,address = s.accept()  
print('连接到地址:',address[0],':',address[1],sep='')

然后就可以收到客户端发送的信息，如果对方发送的是”exit”的话则退出接收信息，输出“连接断开”并关闭连接，进行下一次的等待接受连接，用到socket中的close()函数。如果不是”exit”的话，则将话原封不动的发送回去，通知客户端收到的是正常的，具体操作请见客户端，然后进行实验要求的倒置字符的功能，并且显示，这样这一次的接收信息并倒置显示也就到此结束，然后进行下一次的接收信息的处理，如此循环，直到接收到”exit”，这里收到信息用到socket中recv()的函数，参数是对其进行长度的控制。

while True:  
    str = c.recv(1024).decode()  
    if str == 'exit':  
        break  
    send(str)  
    str = reverse(str)  
    print(str)  
print('连接断开')  
c.close()

上面用到了发送信息的函数send()以及reverse()函数，分析如下：
send()函数：
同样也是try语句，如果发送失败了则会抛出“发送失败”的提示，如果成功则用到socket库中send()函数，注意这里则需要用到对str进行encode编码，同样，当接收到信息的时候也需要decode解码。

def send(str):  
    try :  
        #str = 'I LOVE CUGB'  
        c.send(str.encode('utf-8'))  
    except socket.error:  
        print(str,'发送失败')  
        sys.exit()

reverse()函数：
这里用循环逆序遍历得到新字符串并返回

def reverse(st):  
    res = ''  
    for i in range(len(st) - 1, -1, -1):  
        res += st[i]  
    return res

~~(实际上可以用函数，我为了多写一点就...)~~

至此，服务器端程序步骤全部结束。然后是客户端的步骤，在文件开头同样需要socket和sys库，分别用于socket编程和退出程序。
首先也同样需要创建套接字Socket放入s中，同服务器端的代码，同样若发生错误也会抛出错误。
然后需要设置host和port两个变量，也就是IP地址以及端口号，用于之后的connect连接。

host = '172.20.55.148'  
port = 8088

然后使用socket里面的connect()函数，需要之前的host和port两个变量进行连接，这时候对应的是服务器端侦听中的accept()函数。

s.connect(( host , port ))  
print('连接到IP地址为:',host,'端口为:',port)

到这里，二者已经连接上了，服务器端此时等待客户端的发送的信息，而客户端现在就是需要发送信息。我们对实验要求的”I LOVE CUGB”进行测试，进行发送，这里的send()函数也是同客户端定义的函数。

str = 'I LOVE CUGB'  
send(str)

然后对服务器端返回的信息进行判断，因为服务器端是返回所收到的，所以客户端也就是得到的是服务器端收到的，如果二者不相同则发生了错误，显示提示。收到消息则也用到socket中的recv()函数，发送端进行encode()编码，则接收端需要decode()解码。

st = s.recv(1024).decode()  
if st == str :  
    print('接收成功! 服务器端成功接收到了消息:',st)  
else:  
    print('接收失败! 服务器端没有收到消息:',st)

到此实验的基本要求已经结束，正常的话在服务器端则会收到然后进行倒置输出。接下来是实现了可以一直对服务器端进行发送消息，同上的”I LOVE CUGB”，如果遇到”exit”则会通知服务器端，然后进行退出，退出则用到socket中的close()函数。

while True:
    str = input()
    send(str)
    if str == 'exit':
        print('退出连接')
        break
    st = s.recv(1024).decode()
    if st == str :
        print('发送成功! 服务器端成功接收到了消息:',st)
    else:
        print('发送失败! 服务器端没有收到消息:',st)

s.close()

至此，程序退出，若有需要可以重新进行运行，重新连接。