网络编程,对所有开发语言来说都是一样的,python也不例外。使用python进行网络编程时,其实是在python程序本身的进程内,连接到指定服务器进程通信端口进行通信,所以网络通信也可以称作进程间通信。

1 socket

提到网络编程,我们就不得不提socket(套接字),打开一个socket需要知道目标ip和端口,再指定协议类型即可,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提供了两个socket模块:

  • 低级别的网络服务支持基本的 Socket,它提供了标准的 BSD Sockets API,可以访问底层操作系统Socket接口的全部方法。
  • 高级别的网络服务模块 SocketServer, 它提供了服务器中心类,可以简化网络服务器的开发。

1.1 socket类型

创建socket格式:socket([family[, type[, proto]]])

  • family: 套接字家族可以使AF_UNIX或者AF_INET
  • type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
  • protocol: 一般不填默认为0.
Socket类型 说明
socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信
socket.AF_INET 服务器之间网络通信指定使用IPv4协议
socket.AF_INET6 服务器之间网络通信指定使用IPv6协议
socket.SOCK_STAEAM 流式socket,用于TCP
socket.SOCK_DGRAM 数据报式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,而此套接字可以,其次,此套接字也可以处理特殊的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_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务
创建TCP socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STAEAM)
创建UDP socket s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

1.2 socket对象内建方法

运维学python之爬虫中级篇(四)网络编程
图片来源

2 编程流程

2.1 TCP编程

网络编程包括服务端和客户端两部分,主动发起连接的是客户端,被动响应的叫服务端。
TCP服务端创建和运行步骤如下:

  • 创建socket,绑定本地ip和端口;
  • 开始监听;
  • 不断接收客户端请求;
  • 接收数据后,发送给对方数据;
  • 传输完毕,关闭socket
# -*- coding: utf-8 -*-

import time
import socket
import threading

def dealtcp(sock, addr):
    """
    接收传来的数据,并发送给对方数据
    """
    print('Accept new connection from %s:%s' % addr)
    # 发送数据
    sock.send(b'Hello, I am server')
    # 循环接收数据
    while True:
        # 每次接收1024字节
        data = sock.recv(1024)
        # 等待1s
        time.sleep(1)
        # 如果data为空或客户端发送过来exit循环中断
        if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
            break
        print('客户端发来的数据:%s' % data.decode('utf-8'))
        sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
    # 关闭socket
    sock.close()
    print('Connection from %s:%s closed.' % addr)

if __name__ == '__main__':
    # 创建一个基于IPv4和TCP协议的Socket:
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 绑定本地ip和端口
    s.bind(('127.0.0.1', 8000))
    # 监听端口,传入的参数表示等待连接的最大连接数
    s.listen(10)
    print('Waiting for connection...')
    # 等待连接
    while True:
        # accept等待连接进入,返回新的socket和ip:端口
        sock, addr = s.accept()
        # 创建线程执行
        t = threading.Thread(target=dealtcp, args=(sock, addr))
        # 启动线程
        t.start()

TCP客户端创建和运行步骤如下:

  • 创建socket
  • 连接服务端接收发送数据
  • 传输完毕,关闭socket
# -*- coding: utf-8 -*-
import socket

# 创建基于tcp和ipv4协议的socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 与服务端建立连接
s.connect(('127.0.0.1', 8000))
print('接收到的服务端数据:%s' % s.recv(1024).decode('utf-8'))
# 分别发送三个数据
for data in [b'client1', b'client2', b'client3']:
    s.send(data)
    print('服务端又返回来的数据:%s ' % s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.send(b'exit')
# 关闭socket
s.close()

运行结果如下:
服务端

Waiting for connection...
Accept new connection from 127.0.0.1:61544
客户端发来的数据:client1
客户端发来的数据:client2
客户端发来的数据:client3
Connection from 127.0.0.1:61544 closed.

客户端

接收到的服务端数据:Hello, I am server
服务端又返回来的数据:Hello, client1! 
服务端又返回来的数据:Hello, client2! 
服务端又返回来的数据:Hello, client3! 

2.2 UDP编程

TCP通讯是可靠连接的过程,而UDP则是面向无连接的协议,不需要建立连接,只需要知道对方ip和端口,就直接发送数据,也不关心是否到达,也正是如此,UDP速度比TCP快。使用UDP也有客户端和服务端。
服务端创建和运行:

  • 创建socket,绑定ip和端口
  • 直接发送和接收数据
  • 关闭socket
# -*- coding: utf-8 -*-

import socket

# 创建基于ipv4和UDP协议的socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 绑定IP和端口
s.bind(('127.0.0.1', 9000))
print('Bind udp on 9000...')
while True:
    # recvfrom为接收UDP数据,接收到数据和客户端ip:端口
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print('Received from %s:%s' % addr)
    # sendto发送UDP数据,注意sendto发送格式为将数据发送到套接字,address是形式为(ipaddr,port)的元组
    s.sendto(b'Hello, %s' % data, addr)

客户端:

# -*- coding: utf-8 -*-

import socket
# 创建基于ipv4和UDP协议的socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 直接发送和接收数据
for data in [b'client1', b'client2']:
    s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9000))
    print('Received %s' % s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.close()

返回结果
服务端:

Bind udp on 9000...
Received from 127.0.0.1:65008
Received from 127.0.0.1:65008

客户端:

Received Hello, client1
Received Hello, client2