Python网络编程之UDP编程

一、前言

  UDP是面向消息的协议，如果通信时不需要建立连接，数据的传输自然是不可靠的，UDP一般用于多点通信和实时的数据业务，例如：

  • 语音广播
  • 视频
  • 聊天软件
  • TFTP（简单的文件传输）
  • 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）
    和TCP类似，使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器

二、创建UDP服务器

  UDP服务器不需要TCP服务器那么多的设置，因为他们不是面向连接的。除了等待传入的连接之外，几乎不需要做其他工作。下面我们来实现一个将摄氏度转化为华氏度的功能。

  例如，在客户端输入要转换的摄氏温度，然后发送个服务器，服务器根据转化公式，将摄氏温度转化为华氏度，发送给客户端显示。创建udp_server.py文件，实现UDP服务器。具体代码如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket  # 导入socket模块

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")
data, addr = s.recvfrom(1024)  # 接收数据
data = float(data) * 1.8 + 32  # 转换公式
send_data = "转换后的温度（单位：华氏度）：" + 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

  上述代码中，使用socket.socket()函数创建套接字，其中设置参数为socket.SOCK_DGRAM，表明创建的是UDP套接字。此外需要注意，s.recvfrom()函数生成的data数据类型是byte，不能直接进行四则运算，需要将其转化为float浮点型数据。最后在使用sendto()函数发送数据时，发送的数据必须是byte类型，所以需要使用encode()函数将字符串转化为byte类型。

  运行结果如图所示：

Python网络编程之UDP编程_udp

三、创建UDP客户端

  创建一个UDP客户端程序的流程很简单，具体步骤如下：

  • 创建客户端套接字
  • 发送/接收数据
  • 关闭套接字

  下面根据上面的实例，创建udp_client.py文件，实现UDP客户端，用户接收转换后的华氏温度。具体代码如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket  # 导入socket模块

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # 创建UDP套接字
data = input("请输入要转换的温度（单位：摄氏度）：")  # 输入要转换的温度
s.sendto(data.encode(), ("127.0.0.1", 8888))  # 发送数据
print(s.recv(1024).decode())  # 打印接收数据
s.close()  # 关闭套接字

  在上述代码中，主要就是接收的数据和发送的数据类型都是byte，所以发送时，使用encode()函数将字符串转化为byte。而输出时，使用decode()函数将byte类型数据转换为字符串，方便用户阅读。

  分别运行udp_server.py和udp_client.py文件，然后在udp_client.py窗口输入要转换的摄氏度，udp_client.py窗口会立即显示转化后的华氏温度。如图所示：

Python网络编程之UDP编程_udp_02

Python网络编程之UDP编程_服务器_03

四、执行UDP服务器和客户端

  在UDP通信模型中，在通信开始之前，不需要建立相关的连接，只需要发送数据即可，类似于生活中的“写信”。UDP通信模型如下图所示：

Python网络编程之UDP编程_服务器_04

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