使用Python进行网络编程时,实际上是在Python程序中本身这个进程内,连接到指定服务器进程的通信端口进行通信,所以网络通信也可以看成两个进程间的通信。

提到网络编程必须提到的一个概念是Socket,Socket是网络编程的一个抽象概念,通常我们用一个Socket表示打开了一个网络连接,而打开一个socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号,再指定协类型即可。

Python提供了两个基本的Socket模块:

  1. 提供了标准的BSD Sockets API
  2. SocketServer,提供了服务器中心类,可以简化网络服务器的开发。

Socket类型。

套接字格式为:socket(family,type[,protocal]),使用给定的地铁,套接字类型,协议编号(默认为0)来创建套接字。

Socket类型及说明。

Socket类型 描述
socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程问通信
socket.AF_INET 服务器之间网络通信
socket.AF_INET6 IPv6
socket.SOCK_STREAM 流式socket,用TCP
socket.SOCK_DGRAM 教据报式socket,用于UDP
socket.SOCK_RAW 原始套接字,普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文,而SOCK_RAW 可以; 其次,SOCK_RAW 也可以处理特殊的IPV4报文; 此外,利用原始套接字,可以通过IP_HDRINCL 套接字选项由用户构造IP头
socket.SOCK_SEOPACKET 可靠的连续数据包服务
创建TCP Socket s=socket socket( socket.AF_INET,socket SOCK_STREAM)
创建UDP Socket s=socket.socket(socket.AF_INET,socket SOCK_DGRAM

Socket函数

Socket函数及说明。

Socket函数 描述
- 服务端函数
s.bind(address) 将套接字绑定到地址,在AFINET下,以元组Chost.port) 的形式表示地址
s.listen( backlog ) 开始监听TCP传人连按。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() 接受TCP连接开返回(conn,addes ),其中conn 是新的套接字对象,可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址
- 客户端Socket函数
s connect(address ) 连接到 address 处的套接字。一般 address 的格式为元组(hostoame,port ),如果连接出错,返回socket.error 错误
s.connect_ex(adddress) 功能与conncct(address)相同,但是成功返回0,失败返同ermno 的值
- 公共Socket函数
s.recv bufsize[,flag) 接受TCP 套接字的数据。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(stringC,flag]) 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(string[,flag]) 完整发送TCP 数据。将string 中的数据发送到连接的套接字,但在返同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(bufsize[.flag]) 接受UDP 套接字的数据。与recv0类似,但返回值是data,addres )。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(string[,flag].address) 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(ipadd.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,timcout 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,因为它们可能会用于连接操作(如connect())
s.setblocking(flag) 如果fag 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,将引起socket.error异常

TCP编程

网络编程一般包括肉部分:服务器和客户端,TCP是一种面向连接的通信方式,主动发起连接的叫客户端,被动响应的连接叫服务器。

创建服务端:

首先说一下服务器,创建和运行服务端一般需要5个步骤:

  1. 创建Socket,绑定Socket到本地IP与端口。
  2. 开始监听连接
  3. 进入循环,不断接收客户的连接请求
  4. 接收传来的数据,并发送给对方数据。
  5. 传输完毕后,关闭Socket.
# coding:utf-8
import socket
import threading
import time

def dealClient(sock, addr):
    # 接收传来的数据,并发送给对方数据。
    print('Accpet new conn from %s:%s' % addr)
    sock.send(b'hello, i am server')
    while True:
        data = sock.recv(1024)
        time.sleep(1)
        if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
            break
        print('%s!' % data.decode('utf-8'))
        sock.send(('Loop_msg:%s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
    # 关闭socket
    sock.close()
    print('conn from %s:%s close.' % addr)

if __name__ == "__main__":
    # 第一步:创建一个基于IPV4和TCP协议的Socket
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # socket绑定IP(127.0.0.1为本机IP)与端口。
    s.bind(('127.0.0.1', 9999))
    # 监听连接。
    s.listen(5)

    print('wating for conn...')

    while True:
        # 接收一个新连接,
        sock, addr = s.accept()
        # 创建新线程来处理TCP连接。
        t = threading.Thread(target=dealClient, args=(sock, addr))
        t.start()

创建客户端:

  1. 创建Socket,连接远端地址。
  2. 连接后发送数据和接收数据。
  3. 传输完毕后,关闭Socket
import socket

# 初始化Socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接目标的IP和端口。
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收数据,
print('-->>', s.recv(1024).decode('utf-8'))
# 发送数据。
s.send(b'Hello,i am a client')
print('-->>' + s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.send(b'exit')
# 关闭socket
s.close()

先运行,服务端,再运行客户端,得到:
-->> hello, i am server
-->>Loop_msg:Hello,i am a client!

UDP编程,

TCP通信需要一个建立可靠连接的过程,而且通信双方以流的形式发送数据。相对TCP,UDP则是面向无连接的协议,使用UDP协议时,不需要建立连接,只需要知道对方的IP地址和端口号,就可以直接发送数据包,但是不关心是否能到达目的端,虽然使用UDP传输数据不可靠,但由于它没有建立连接的过程,速度比TCP快得多,对于不要求可靠到达的数据,就可以使用UDP协议。

使用UDP协议,TCP一样,也有服务端与客房端之分,UDP编程相对于TCP编程比较简单,服务端创建和运行只需要3个步骤:

  1. 创建Socket,绑定指定的IP和端口。
  2. 直接发送数据和接收数据,
  3. 关闭Socket

创建服务端:

# coding:utf-8
import socket

# 创建Socket,绑定指定的IP和端口。
# SOCK_DGRAM 指定了这个Socket的类型是UDP,绑定端品和TCP示例一样。
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
print('bind udp on 9999...')

while True:
    # 直接发送数据和接收数据。
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print('received from %s:%s.' % addr)
    s.sendto(b'hello,%s!' % data, addr)

创建客户端

创建Socket,直接可以与服务端进行数据交互换。

# coding:utf-8
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for data in [b'hello', b'world',b'python',b'android',b'java']:
    # 发送数据
    s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
    # 接收数据,
    print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

s.close()

得到:
hello,hello!
hello,world!
hello,python!
hello,android!
hello,java!

以上就是UDP服务端和客房端数据交互的流程,UDP的使用与TCP类型,但是不需要建立连接,此外,服务器绑定UDP端口和TCP端口互不冲突,即UDP的9999端品与TCP的9999端口可以各自绑定。