python+socket实现网络信息交互及文件传输

Socket

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。

Socket又称"套接字"，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 提供了两个级别访问的网络服务。：

• 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。

注意：以下实例中全部使用本地局域网 若想实现外网传输 在有路由器的情况下需首先向运营商申请公网动态ip 然后添加内网映射等操作

---

socket()函数

Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：

import socket
socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)#所给即为默认参数

参数

family:

• socket.AF_INET      IPv4(默认)
• socket.AF_INET6    IPv6
• socket.AF_UNIX      只能够用于单一的Unix系统进程间通信

type:

• socket.SOCK_STREAM　　　流式socket, for TCP (默认)
• socket.SOCK_DGRAM　　　  数据报式socket, for UDP
• socket.SOCK_RAW　　　       原始套接字
• socket.SOCK_RDM　　　　   可靠UDP形式
• socket.SOCK_SEQPACKET    可靠的连续数据包服务

protocol:

• 0：默认，可以省略
• CAN_RAW或CAN_BCM：地址族为AF_CAN时

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

---

简单的信息交互实例（tcp）：

服务端  socket_server.py

import socket

#默认tcp方式传输
sk=socket.socket()
#绑定IP与端口
ip_port=('127.0.0.1',8888)
#绑定监听
sk.bind(ip_port)
#最大连接数
sk.listen(5)
#不断循环 接受数据
while True:
    #提示信息
    print("正在等待接收数据。。。。")
    #接受数据  连接对象与客户端地址
    conn, address = sk.accept()
    #定义信息
    msg = "连接成功"
    #返回信息
    #注意 python3.x以上，网络数据的发送接收都是byte类型
    #如果发送的数据是str型，则需要编码
    conn.send(msg.encode())
    #不断接收客户端发来的消息
    while True:
        #接收客户端消息
        data = conn.recv(1024)
        print(data.decode())
        #接收到退出指令
        if data == b'exit':
            break
        #处理客户端信息 本实例直接将接收到的消息重新发回去
        conn.send(data)
    #主动关闭连接
    conn.close()

客户端  socket_client.py

import socket

#服务端为tcp方式，客户端也采用tcp方式  默认参数即为tcp
client = socket.socket()
#访问的服务器的ip和端口
ip_port=('127.0.0.1',8888)
#连接主机
client.connect(ip_port)
#定义发送消息循环
while True:
    # 接受主机信息   每次接收缓冲区1024个字节
    data = client.recv(1024)
    # 打印接受的数据
    print(data.decode())
    msg_input = input("请输入发送的消息：")
    client.send(msg_input.encode())
    if msg_input == 'exit':
        break

运行结果：

服务端

客户端

但是这种tcp方式我们可以发现一次只能有一个客户端在运行，我们可以使用更强大的socketserver包来实现非堵塞型tcp连接

---

非堵塞型信息交互实例（tcp）

相对于上面堵塞型实例，我们仅需要修改服务端文件即可实现多个客户端与服务端信息交互

socket_server_tcp2.py

#非阻塞模块
import socketserver

#首先我们需要定义一个类
class MySocketServer(socketserver.BaseRequestHandler):
    #首先执行setup方法，然后执行handle方法，最后执行finish方法
    #如果handle方法报错，则会跳过
    #setup与finish无论如何都会执行
    #一般只定义handle方法即可
    def setup(self):
        pass

    def handle(self):
        #定义连接变量
        conn=self.request
        # 提示信息
        print("连接成功")
        #发送消息定义
        msg="Hello World!"
        #发送消息
        conn.send(msg.encode())
        #进入循环 不断接收客户端消息
        while True:
            #接收客户端消息
            data=conn.recv(1024)
            #打印消息
            print(data.decode())
            if data==b'exit':
                break
            conn.send(data)
        conn.close()

    def finish(self):
        pass

if __name__=='__main__':
    # 提示信息
    print("正在等待接收数据。。。。")
    #创建多线程实例
    server=socketserver.ThreadingTCPServer(("127.0.0.1",8888),MySocketServer)
    #开启异步多线程，等待连接
    server.serve_forever()

接着我们可以测试，首先运行socket_server_tcp2.py，然后发现现在可以同时运行多个socket_client.py与服务端进行通信

---

UDP通信实例

总所周知UDP是不可靠的传输协议

服务端socket_server_udp.py

import socket

#创建实例  并指定udp参数
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#定义绑定的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',8888)
#绑定监听
sk.bind(ip_port)
print("正在等待接收数据")
#循环接收数据
while True:
    #接收数据
    data = sk.recv(1024)
    #打印数据
    print(data.decode())

客户端socket_client_udp

import socket

#实例化对象
sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
#定义需要连接的的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',8888)
#循环输入数据
while True:
    #输入发送的信息
    msg_input = input("请输入发送的消息：")
    # 接收到退出指令
    if msg_input == b'exit':
        break
    #与tcp不同 udp使用sendto函数来发送消息
    sk.sendto(msg_input.encode(),ip_port)
sk.close()

结果：

服务端

客户端

---

文件传输实例：

文件传输其实就是比信息交互多了文件IO操作

文件接收端（服务端）file_receive.py：

import socket

#实例化
sk = socket.socket()
#定义连接的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#绑定端口
sk.bind(ip_port)
#最大连接数
sk.listen(5)
#进入循环接收数据
conn, address = sk.accept()
print("文件接收开始")
while True:
    with open('file','ab') as f:
        #接收数据
        data = conn.recv(1024)
        if data == b'quit':
            break
        #写入文件
        f.write(data)
        #接受完成标志
        conn.send('success'.encode())
print("文件接收完成")
#关闭连接
sk.close()

文件发送端（客户端）file_send.py：

import socket

#实例化
sk = socket.socket()
#定义连接的ip和port
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
#服务器连接
sk.connect(ip_port)
#文件上传
#打开文件
with open('D:\pythonwork\socket\socket_server_tcp2.py','rb') as f:
    #按每一段分割文件上传
    for i in f:
        sk.send(i)
        #等待接收完成标志
        data=sk.recv(1024)
        #判断是否真正接收完成
        if data != b'success':
            break
#给服务端发送结束信号
sk.send('quit'.encode())

进行测试，首先运行file_receive.py 然后运行file_send.py 可以发现文件传输成功

打开file文件 可以发现写入成功 这就实现了简单的文件传输操作