python网络编程（Tcp/Ip网络通讯协议）

一、TCP/IP网络通讯协议简介

TCP/IP网络通讯协议是一种常用的网络协议，用于在计算机网络中实现数据传输和通信。它由两个部分组成：传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。

TCP协议负责在网络中可靠地传输数据。它将数据分割成小的数据包，并在发送和接收之间建立可靠的连接。TCP提供错误检测和纠正机制，以确保数据的准确性和完整性。它还处理数据包的排序和重发，以确保数据以正确的顺序到达目标地址。

IP协议负责网络中的路由和寻址。它将数据包从源地址传送到目标地址，并处理网络中的路由和转发。IP使用IP地址来标识网络上的设备，并且提供了一种机制来将数据包传送到正确的目标地址。

在Python中，可以使用socket模块来实现TCP/IP网络编程。使用socket模块，可以创建套接字对象，并使用其方法来建立连接、发送和接收数据。通过socket模块，可以实现客户端和服务器之间的通信，并使用TCP/IP协议传输数据。

总结起来，TCP/IP网络通讯协议是一种用于在计算机网络中实现数据传输和通信的协议，由TCP和IP两部分组成。在Python中，可以使用socket模块来实现TCP/IP网络编程。

二、Python网络编程概述

2.1 Python网络编程

Python网络编程是指使用Python编程语言进行网络通信和网络应用开发的技术。Python提供了一系列的网络编程库和模块，可以方便地进行网络通信、创建网络服务器、编写网络应用等。

Python的网络编程模块包括socket、select、asyncio等。其中，socket模块是Python最基础、最常用的网络编程模块，提供了对套接字编程的支持，可以创建TCP、UDP等类型的套接字，进行网络通信。select模块提供了对I/O多路复用的支持，可以同时监听多个套接字的I/O事件。asyncio模块是Python 3.4版本后引入的异步IO编程模块，可以方便地编写高效的异步网络应用。

2.2 python网络编程库

Python网络编程常用库有：

1. socket：提供了底层的网络通信接口，可以用来创建和管理网络套接字。
2. urllib：用于发送HTTP请求并获取响应。
3. requests：基于urllib的高级封装，提供了更加方便的接口和功能，可以用于发送HTTP请求、处理Cookie、处理重定向等。
4. asyncio：提供了异步IO操作的支持，可以用于编写高效的网络应用程序。
5. twisted：一个事件驱动的网络框架，提供了丰富的网络编程功能，如TCP/UDP通信、Web服务、邮件等。
6. flask：一个用于构建Web应用程序的微型框架，提供了简单易用的路由、模板、表单验证等功能。
7. Django：一个功能强大的Web框架，提供了完整的开发工具和功能，包括ORM、路由、模板、安全认等。
8. websocket：用于实现WebSocket协议的库，可以在浏览器和服务器之间建立长连接，实现实时通信。
9. paramiko：用于实现SSH协议的库，可以用于远程登录、文件传输、命令执行等。
10. scapy：一个用于网络包操作的库，可以用于构造、发送和解析网络数据包。

2.2 Socket

Socket又称"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。Python的网络编程中，socket是一个非常重要的模块。通过使用socket模块，我们可以进行网络通信，包括建立连接、发送和接收数据等操作。

scoket常用内嵌函数：

函数	描述
服务器端套接字
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
客户端套接字
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.connect_ex()	connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共用途的套接字函数
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（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
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.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connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件

下面是一个简单的示例，演示了如何使用socket创建一个TCP服务器：

import socket

# 创建一个TCP/IP套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定服务器地址和端口
server_address = ('localhost', 8888)
server_socket.bind(server_address)

# 监听连接
server_socket.listen(5)

while True:
    print('等待连接...')

    # 接受一个连接
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print(f'接收到来自{client_address}的连接')

    try:
        while True:
            # 接收数据
            data = client_socket.recv(1024)
            if data:
                print(f'接收到数据：{data.decode()}')
                # 发送响应数据
                response = 'Hello, client!'
                client_socket.send(response.encode())
            else:
                break
    finally:
        # 关闭连接
        client_socket.close()

上面的代码创建了一个TCP服务器，绑定到本地地址localhost的8888端口。服务器会不断监听连接请求，接受连接后接收数据，并发送响应数据。

可以使用telnet命令来测试服务器，例如：telnet localhost 8888。

除了TCP服务器，还可以创建TCP客户端、UDP服务器和UDP客户端等。具体的用法可以参考Python官方文档中的socket模块说明。

三、使用TCP/IP协议进行网络通信的Python实例

3.1 建立连接

import socket

# 创建一个TCP/IP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到目标主机和端口
server_address = ('localhost', 8888)
sock.connect(server_address)

# 发送数据
message = 'Hello, server!'
sock.sendall(message.encode())

# 接收响应数据
data = sock.recv(1024)
print('Received:', data.decode())

# 关闭socket连接
sock.close()

3.2 数据传输

服务器端

import socket

# 创建一个TCP/IP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定socket到指定的地址和端口
server_address = ('localhost', 8888)
sock.bind(server_address)

# 监听连接请求
sock.listen(1)

while True:
    # 等待连接
    print('Waiting for a connection...')
    connection, client_address = sock.accept()

    try:
        print('Connection from:', client_address)

        # 接收客户端发送的数据
        data = connection.recv(1024)
        print(':', data.decode())

        # 发送响应数据
        message = 'Hello, client!'
        connection.sendall(message.encode())

    finally:
        # 关闭连接
        connection.close()

客户端

import socket

# 创建一个TCP/IP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket_STREAM)

# 连接到目标主机和端口
server_address = ('localhost', 8888)
sock.connect(server_address)

# 发送数据
message = 'Hello, server!'
sock.sendall(message.encode())

# 接响应数据
data = sock.recv(1024)
print('Received:', data.decode# 关闭socket连接
sock.close()

3.3 断开连接

在上面的例子中，客户端和服务器都使用了sock.close()来关闭连接。