python-socket网络编程笔记(UDP+TCP)
端口
在linux系统中,有65536(2的16次方)个端口,分为:
知名端口(Well Known Ports):0-1023,如80端口分配给HTTP服务,21端口分配给FTP服务。
动态端口(Dynamic Ports):1024-65535,一般不固定分配某种服务,而是动态分配。
IP地址
每一个IP地址包括两部分:网络地址和主机地址
A类地址范围:1.0.0.1-126.255.255.254
B类地址范围:128.1.0.1-191.255.255.254
C类地址范围:192.0.1.1-223.255.255.254(常用)
D类地址用于多点广播
E类地址保留,仅作实验和开发用
IP地址127.0.0.1~127.255.255.255用于回路测试
socket
socket(简称套接字) 是进程间通信的一种方式,它与其他进程间通信的一个主要不同是:它能实现不同主机间的进程间通信,我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的。
套接字使用流程:
- 创建套接字
- 使用套接字收/发数据
- 关闭套接字
import socket # 创建udp的套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 创建tcp的套接字
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# ...这里是使用套接字的功能(省略)...
# 不用的时候,关闭套接字
udp_socket.close()
tcp_socket.close()
UDP(User Datagram Protocol)
中文名是用户数据报协议,是OSI(Open System Interconnection,开放式系统互联) 参考模型中一种无连接的传输层协议。
创建一个基于udp的网络程序流程很简单,具体步骤如下:
- 创建[socket()]客户端套接字
- 发送[sendto()]/接收[recvfrom()]数据
- 关闭[close()]套接字
UDP发送(客户端):
import socket # 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # 2. 准备接收方的地址
# '192.168.1.103'表示目的ip地址
# 8080表示目的端口
dest_addr = ('192.168.1.103', 8080) # 注意 是元组,ip是字符串,端口是数字 # 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:") # 4. 发送数据到指定的电脑上的指定程序中
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr) # 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
UDP接收(服务端):
import socket # 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # 2. 绑定IP和端口
udp_socket.bind('',7788) # 3. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数 # 4. 显示对方发送的数据
# 接收到的数据recv_data是一个元组
# 第1个元素是对方发送的数据,需要使用发送时的字符集进行decode解码
# 第2个元素是对方的ip和端口
print(recv_data[0].decode('utf-8'))
print(recv_data[1]) # 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
使用socket连接阿里云服务器
客户端在window10本地,服务端在阿里云服务器上,让他们能够通信这里需要注意三点(前提是本地机器能够ping通阿里云服务器的公网IP):
1、服务端绑定的IP地址需要为阿里云服务器的私有IP地址,即ifconfig中的ip,或者绑定时ip地址给空字符串'',这样也会默认绑定私有IP
2、客户端连接的IP地址需要为阿里云服务器的公网IP地址,不能为私有IP。
3、在阿里云控制台的安全组中需要开启相应的协议和端口权限,不然无法连接进阿里云服务器,协议为此次连接的协议,端口为服务器绑定的端口,授权对象为客户端的IP或者0.0.0.0/0表示所有IP都可访问
TCP(Transmission Control Protocol)
中文名是传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由IETF的RFC 793定义。
TCP特点
1. 面向连接
通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输,双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源,以管理连接的状态和连接上的传输。
双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。
完成数据交换后,双方必须断开此连接,以释放系统资源。
这种连接是一对一的,因此TCP不适用于广播的应用程序,基于广播的应用程序请使用UDP协议。
2. 可靠传输
1)TCP采用发送应答机制
TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功
2)超时重传
发送端发出一个报文段之后就启动定时器,如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段。
TCP为了保证不发生丢包,就给每个包一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认(ACK);如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认,那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。
3)错误校验
TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误;在发送和接收时都要计算校验和。
4) 流量控制和阻塞管理
流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。
TCP与UDP的不同点
- 面向连接(确认有创建三方交握,连接已创建才作传输。)
- 有序数据传输
- 重发丢失的数据包
- 舍弃重复的数据包
- 无差错的数据传输
- 阻塞/流量控制
TCP编程
客户端:
- 创建[socket()]客户端套接字
- 连接[connect()]服务器
- 发送[send()]数据
- 接收[recv()]返回的数据
- 关闭[close()]套接字
import socket def main():
# 创建套接字
tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 设置服务器地址
server_addr = ('xxx.xxx.xxx', 7890) # 阿里云服务器公网IP
# 创建连接
tcp_client.connect(server_addr)
while True:
# 获取发送的数据
send_data = input('请输入发送的数据(exit退出):\n')
if send_data == 'exit':
break
tcp_client.send(send_data.encode('utf-8'))
# 接收服务端返回的数据
recv_data = tcp_client.recv(1024)
print('返回数据为:\n', recv_data.decode('utf-8'))
tcp_client.close() if __name__ == '__main__':
main()
服务端:
- 创建[socket()]服务端套接字
- 绑定[bind()]IP和端口
- 监听[listen()]将套接字变为可以被动链接
- 等待[accept()]客户端的连接,返回新的服务套接字服务于该客户端
- 新的服务套接字接收[recv()]数据
- 给客户端返回[send()]数据
- 关闭[close()]新的服务套接字
- 关闭[close()]监听的服务套接字
import socket def client_server(client_socket):
while True:
# 接收数据
recv_data = client_socket.recv(1024)
if not recv_data:
# 关闭服务套接字
client_socket.close()
break
print('接收的数据为:', recv_data.decode('utf-8'))
# 返回数据
client_socket.send('已接收'.encode('utf-8')) def main():
# tcp创建套接字
tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定端口
local_addr = ('', 7890)
tcp_server.bind(local_addr)
# 使用listen将其变为被动
tcp_server.listen(128)
while True:
print('准备接收连接.....')
# 等待客户端连接,若有新客户端连接,返回一个新的套接字专门服务这个客户端
client_socket, client_addr = tcp_server.accept()
print('接收到连接,IP:%s PORT:%s' % (client_addr[0], client_addr[1]))
client_server(client_socket) # 关闭监听的套接字
tcp_server.close()
if __name__ == '__main__':
main()
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