Python网络编程-(UDP TCP socket)

UDP发送与接收数据

介绍

现在有两个需求，怎么从两个不同的文件，传递另一个文件的内容。

不通过导入模块的方式，如何实现在 a.py 中存数据， b.py 读数据。

这都是同以计算机，如果不同计算机之间进行传输通信，那么就会使用到网络。比如QQ，微信等APP。

计算机网络的发展及基础网络概念

两台电脑的通信

网线网卡唯一标识mac地址，但复杂。使用ip地址唯一标识。

IP地址与IP协议

规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称为ip地址。广泛采用的v4版本的即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示。

注意：

• 一个ip地址通常写成四段十进制数

• 范围0.0.0.0-255.255.255.255

windows和Linux查看网卡信息

• Linux中

ifconfig

• windows中

ipconfig

IP地址分类

以太网

广域网

网关的概念——局域网中的机器想要访问局域网外的机器，需要通过网关访问。

端口

端口分类

1.知名端口(well known ports)

80端口分配给HTTP服务21端口分配给FTP服务 范围是从0到1023

2.动态端口

动态端口的范围是从1024-65535

注意：在同一时间只会有一个程序占用一个端口，不可能在同一个计算机上同一时间有两个程序占用一个端口。

socket简介

TCP/IP协议

TCP/IP协议是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

然而，TCP/IP协议并不是国际官方组织制定的标准，而是民间组织（一些大型国际厂商、高等院校）自行商定的标准，因为更简便，推广力度更大，而成为了事实上的标准。

TCP/IP网络模型四层模型从根本上和OSI七层网络模型是一样的，只是合并了几层

在TCP/IP协议中，其各层之间的通信机制，大致如下图所示：

socket介绍

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。白话说,socket就是两个节点为了互相通信,而在各自家里装的一部’电话’。

加入socket后,网络关系如下图所示：

udp发送与接收数据

udp发送数据

实现步骤：

• 1.创建套接字

• 2.使用套接字收/发数据

• 3.关闭套接字

import socketudp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) #1.创建套接字udp_socket.sendto(b"nihao", ("192.168.20.216", 8080)) #2.使用套接字/发数据udp_socket.close() #3.关闭套接字

udp接收数据

实现步骤：

• 1.创建套接字

• 2.绑定本地信息(IP和端口)

• 3.接受数据

• 4.打印数据

• 5.关闭套接字

import socketudp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) #创建套接字bind_addr = ("", 7788)#绑定本地信息udp_socket.bind(bind_addr) #接受数据recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) #打印数据udp_socket.close() #关闭套接字

udp聊天器

• 1.创建套接字 套接字是可以同时收发数据的

• 2.发送数据

• 3.接收数据

TCP发送与接收数据

TCP协议介绍

当应用程序希望通过TCP与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后，TCP将在两个应用程序之间建立一个全双工(full-duplex)的通信。

这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信路线，直到它被一方或双方关闭为止。

三次握手

初版，四次握手

进化，三次握手

数据传输

四次挥手

TCP特点

面向连接可靠传输

• TCP采用发送应答机制

• 超时重传

• 错误校验

• 流量控制和阻塞管理

UDP协议介绍

当应用程序希望通过UDP与一个应用程序通信时，传输数据之前源端和终端不建立连接。

当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上

TCP与UDP区别

TCP面向连接;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付。UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。每一条TCP连接只能是点到点的：UDP支付一对一，* * 一对多和多对一和多对多的交互通信。TCP对系统资源要求较多，UDP对系统资源要求较少。

UDP通信

TCP通信

TCP客户端构建流程

1.创建socket

2.链接服务器

3.接收数据

4.关闭套接字

import socketdef main():tcp_client = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)server_ip = input("server_ip：")server_port = int(input("server_port：")) tcp_client.connect((server_ip, server_port))send_data = input("发送的数据：")tcp_client.send(send_data.encode())print(recv_data.decode("gbk")) tcp_client.close()if __name__ == '__main__':main()

TCP服务端

• 1.socket创建套接字

• 2.bind绑定IP和port

• 3.listen使套接字变为可以被动链接

• 4.accept等待客户端的链接

• 5.recv/send接收发送数据

import socketdef main():tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)tcp_server.bind(("192.168.20.216", 7890))tcp_server.listen(128)new_client_socket, client_addr = tcp_server.accept()recv_data = new_client_socket.recv(1024)print(recv_data.decode("gbk"))send_data = input("请输入你要发送给client的信息：")new_client_socket.send(send_data.encode("gbk"))if __name__ == '__main__':main()

需求：

• 实现TCP服务端为多个客户端服务

• 实现为客户端多次服务

需求：文件下载器

python网络编程

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。

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。

import socketsocket.socket([family[, type[, proto]]]) #创建套接字的语法格式#family: 套接字家族可以是 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 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

简单实例

服务端

我们使用 socket 模块的 socket 函数来创建一个 socket 对象。socket 对象可以通过调用其他函数来设置一个 socket 服务。

现在我们可以通过调用 bind(hostname, port) 函数来指定服务的 port(端口)。

接着，我们调用 socket 对象的 accept 方法。该方法等待客户端的连接，并返回 connection 对象，表示已连接到客户端。

完整代码如下：

# 导入 socket、sys 模块import socketimport sys# 创建 socket 对象serversocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 获取本地主机名host = socket.gethostname()port = 9999# 绑定端口号serversocket.bind((host, port))# 设置最大连接数，超过后排队serversocket.listen(5)while True:# 建立客户端连接clientsocket,addr = serversocket.accept()print("连接地址: %s" % str(addr))msg='欢迎访问！'+ "\r\n"clientsocket.send(msg.encode('utf-8'))clientsocket.close()

客户端

接下来我们写一个简单的客户端实例连接到以上创建的服务。端口号为 9999。

socket.connect(hosname, port ) 方法打开一个 TCP 连接到主机为 hostname 端口为 port 的服务商。连接后我们就可以从服务端获取数据，记住，操作完成后需要关闭连接。

完整代码如下：

# 文件名：client.py# 导入 socket、sys 模块import socketimport sys# 创建 socket 对象s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 获取本地主机名host = socket.gethostname() # 设置端口号port = 9999# 连接服务，指定主机和端口s.connect((host, port))# 接收小于 1024 字节的数据msg = s.recv(1024)s.close()print (msg.decode('utf-8'))