Python 进行网络编程

Date: 2019-06-10

Author: Sun

1. Python TCP通信实现

socket()函数

Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：

socket.socket([family[, type[, proto]]])

参数

• 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.

注：

​ socket只能发送字节类型的数据 所以在发送时要将发送的数据通过str.encode() 转为字节类型，接收时在通过str.decode()转为字符串。

Socket 对象(内建)方法

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，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

socket异常

Exception	解释
socket.error	由Socket相关错误引发
socket.herror	由地址相关错误引发
socket.gaierror	由地址相关错误，如getaddrinfo()或getnameinfo()引发
socket.timeout	当socket出现超时时引发。超时时间由settimeout()提前设定

交互过程

TCP服务端：

1 创建套接字，绑定套接字到本地IP与端口

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)，s.bind()

2 开始监听连接

s.listen()

3 进入循环，不断接受客户端的连接请求

s.accept()

4 然后接收传来的数据，并发送给对方数据

s.recv() , s.send()

5 传输完毕后，关闭套接字

s.close()

TCP客户端:

1 创建套接字，连接远端地址

socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) , s.connect()

2 连接后发送数据和接收数据

s.send(), s.recv()

3 传输完毕后，关闭套接字

s.close()

2. TCP协议的Python实现

服务器端：

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/6/10 0:13'

from socket import *
from time import ctime
HOST = ''
PORT = 21567
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)
tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) ##创建服务器TCP套接字
tcpSerSock.bind(ADDR)
tcpSerSock.listen(5)
while True:
  print('waiting for connection...')
  tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept() ##等待客户端连接
  print('...connected from:', addr)
  while True:
    data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ) ##监听客户端是否发送消息
    print(data)
    if not data:
      break
    tcpCliSock.send(data)
  tcpCliSock.close()	

tcpSerSock.close()

客户端代码：

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/6/10 9:30'

from socket import *

HOST = 'localhost'
PORT = 21567
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)
tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)  ##创建客户端TCP套接字
tcpCliSock.connect(ADDR) ##连接服务器
while True:
  data = input('> ')
  if not data:
    break
  tcpCliSock.send(data.encode(encoding='utf8'))
  data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ) ##监听客户端发送消息
  if not data:
    break
  print(data)
tcpCliSock.close()

3. Python UDP通信实现

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，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。

虽然用UDP传输数据不可靠，但它的优点是和TCP比，速度快，对于不要求可靠到达的数据，就可以使用UDP协议。

服务器端代码：

import socket

'''
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，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。

虽然用UDP传输数据不可靠，但它的优点是和TCP比，速度快，对于不要求可靠到达的数据，就可以使用UDP协议。

我们来看看如何通过UDP协议传输数据。和TCP类似，使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器。服务器首先需要绑定端口
绑定端口和TCP一样，但是不需要调用listen()方法，而是直接接收来自任何客户端的数据
'''
# ipv4        SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 绑定 客户端口和地址:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
print('Bind UDP on 9999...')
while True:
    # 接收数据 自动阻塞 等待客户端请求:
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print('Received from %s:%s.' % addr)
    s.sendto('Hello, %s!' % data, addr)
# recvfrom()方法返回数据和客户端的地址与端口，这样，服务器收到数据后，直接调用sendto()就可以把数据用UDP发给客户端。

客户端代码

import socket

'''
客户端使用UDP时，首先仍然创建基于UDP的Socket，然后，不需要调用connect()，直接通过sendto()给服务器发数据：
'''
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

for data in ['python', 'java', 'c']:
    # 发送数据:
    s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
    # 接收数据:
    print(s.recv(1024))
s.close()