18. python从入门到精通——网络编程

目录

创建Socket

Socket通信流程

Socket对象常用方法

TCP编程

实例：使用服务器向浏览器发送: Hellow Word

创建TCP服务器

创建TCP客户端

服务器与客户端交互

UDP编程

应用场景

实例：将摄氏温度转化为华氏温度

创建UDP服务器

UDP通信的基本模型

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Socket:提供给程序可以对外进程连接的接口，是对底层协议的封装。根据不同的的底层协议，Socket的实现是多样化的。每个socket都要绑定端口号和IP

优势：在用python进行编程的时候不用考虑三次握手等网络协议的具体实现，可以直接通过Socket对象实现

创建Socket

语法：

        s = socket.socket(AddressFamily, Type)

                #Address Family：可以选择AF_INET（用于 Internet 进程间通信）或者AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信），实际工作中常用AF_INET。

                #Type：套接字类型，可以是SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于TCP协议）或者SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于UDP协议）

Socket通信流程

基于TCP协议为例：首先客户端与服务端都需要创建Socket

        服务器：

                Socket() ：创建Socket

                Bind():绑定IP和端口号

                Listen():监听端口

                Accept():等待接收

                Receive()：接收数据

                Send():函数发送数据

                Close(): 关闭Socket

        客户端：

                Socket() ：创建Socket

                Connet(): 连接服务器对应服务器的Accept()函数，三次握手就是在这个过程中完成的

                Send():函数发送数据

                Receive()：接收数据

                Close(): 关闭Socket

Socket对象常用方法

方法名	描述
s.bind()	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()	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就可以了。
s.accept()	被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
s.connect()	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.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，但返回值是一个元组（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

TCP编程

实例：使用服务器向浏览器发送: Hellow Word

创建TCP服务器

# -*- coding:utf-8 -*-
import socket               #导入socket模块
host = '127.0.0.1'          #主机IP
port = 8080                     #端口号
web = socket.socket()           #创建 socket 对象
web.bind((host,port))       #绑定端口
web.listen(5)               #设置最多连接数
print ('服务器等待客户端连接...') 
#开启死循环
while True:
    conn,addr = web.accept()    #建立客户端连接：conn是一个新的Socket对象，addr是连接客户端的IP地址
    data = conn.recv(1024).decode()      #获取客户端请求数据，decode()指定解码格式
    print(data)             #打印接受数据
    conn.sendall(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\nHello World')     #向客户端发送数据
    conn.close()            #关闭链接 
#############
##服务器等待客户端连接...
##hi

验证：

        命令行启动此程序

        浏览器访问：127.0.0.1：8080

创建TCP客户端

import socket       # 导入socket模块
s= socket.socket()  # 创建TCP/IP套接字
host = '127.0.0.1'  # 获取主机地址
port = 8081        # 设置端口号
s.connect((host,port)) # 主动初始化TCP服务器连接

send_data = input("请输入要发送的数据：") # 提示用户输入数据
s.send(send_data.encode()) # 发送TCP数据，encode():指定编码格式

# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
recvData = s.recv(1024).decode() #encode():指定解码格式
print('接收到的数据为:',recvData)

# 关闭套接字
s.close()
##############################
##请输入要发送的数据：hi
##接收到的数据为: HTTP/1.1 200 OK

##Hello World

验证：命令行先执行服务器程序在执行客户端程序

服务器与客户端交互

实例：制作简易聊天窗口

实现：客户端发送的内容在服务端打印，服务端发送的内容在客户端打印。在输入baibai时终端连接

服务端代码：

import socket               # 导入socket模块
host = socket.gethostname() # 获取主机地址
port = 12345                # 设置端口号   
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #创建TCP/IP套接字
s.bind((host,port)) # 绑定地址（host,port）到套接字
s.listen(1) # 设置最多连接数量
sock,addr = s.accept() # 被动接受TCP客户端连接
print('连接已经建立') 
info = sock.recv(1024).decode() # 接收客户端数据
while info != 'byebye':  # 判断是否退出
  if info : #判断是否有内容
    print('接收到的内容:'+info)
  send_data = input('输入发送内容：')   # 发送消息
  sock.send(send_data.encode()) # 发送TCP数据
  if send_data =='byebye':  # 如果发送exit,则退出
    break
  info = sock.recv(1024).decode() # 接收客户端数据
sock.close() # 关闭客户端套接字
s.close()    # 关闭服务器端套接字

客户端代码：

import socket       # 导入socket模块
s= socket.socket()  # 创建TCP/IP套接字
host = socket.gethostname() # 获取主机地址
port = 12345        # 设置端口号     
s.connect((host,port)) # 主动初始化TCP服务器连接
print('已连接')
info = ''           
while info != 'byebye':  # 判断是否退出
  send_data=input('输入发送内容：')    # 输入内容
  s.send(send_data.encode()) # 发送TCP数据
  if send_data =='byebye': # 判断是否退出
    break
  info = s.recv(1024).decode() # 接收服务器端数据
  print('接收到的内容:'+info)
s.close() # 关闭套接字

验证：

UDP编程

应用场景

语音广播
视频
聊天软件
TFTP（简单文件传送）
SNMP（简单网络管理协议）
RIP（路由信息协议，如报告股票市场、航空信息）
DNS(域名解释

实例：将摄氏温度转化为华氏温度

创建UDP服务器

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) #创建UDP套接字
s.bind(('127.0.0.1', 8888)) # 绑定地址（host,port）到套接字
print('绑定UDP到8888端口')
# 接收数据:最大接受1024字节
data, addr = s.recvfrom(1024) 
data = float(data)*1.8 + 32 # 转化公式
send_data = '转换后的温度（单位：华氏温度）：'+str(data)
print('Received from %s:%s.' % addr)
s.sendto(send_data.encode(), addr) # 发送给客户端
s.close()    # 关闭服务器端套接字

验证结果

UDP通信的基本模型