Python 网络编程(二)

注:需要了解网络编程基本概念的读者,可以阅读小编的 Python网络编程(一)

Python 网络编程(一)的最后介绍了传输层的两个协议:TCP & UDP。TCP提供面向连接的可靠的传输层服务,创建连接时三次握手,断开连接时四次挥手;UDP提供无连接的不可靠的传输层服务,适用于对实时性要求较高,可靠性较低的网络传输情况,如视频传输。

1.TCP网络编程实现
1)服务端

①创建流式套接字
s = socket.socket(socket.AF_INIT,socket.SOCK_STREAM)
或者:
s = socket.socket()
备注:AF_INIT--->地址族协议类型:IPV4
SOCK_STREAM--->套接字类型:流式套接字
②绑定IP和端口
ADDR = ('IP地址',端口)
s.bind(ADDR)
③设置监听
s.listen(5)
将套接字设置为"监听套接字",并设置"监听队列"长度为5
④阻塞等待客户端连接
connfd,addr = s.accept()
返回值:connfd--->用于和指定客户端通信的新套接字;addr--->连接客户端的IP
⑤消息收发
接收:data = connfd.recv(bufersize).decode()
发送:n = connfd.send(data.encode())
⑥关闭套接字:
connfd.close()
s.close()

服务端代码实现:

'''示意服务端
接收客户端消息并打印
当客户端断开与服务端的连接后,recv立即结束阻塞,返回空字符串
'''
import socket
 
# 创建套流式接字
sockfd = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
ADDR = ('127.0.0.1', 8888)
# 绑定IP和端口
sockfd.bind(ADDR)
# 设置监听
sockfd.listen(5)
 
while True:
    print('Waiting for Connection...')
    # 阻塞等待客户端连接s
    connfd,addr = sockfd.accept()
    print('Connect to client:',addr)
    while True:
        # 接收
        data = connfd.recv(1024).decode()
        if not data:
            break
        print('Receive:',data)
        # 发送,send返回发送的字节数
        n = connfd.send('Receive your message!'.encode())
        print('feedback %d byte' % n )
    # 关闭套接字
    connfd.close()
# 关闭套接字
sockfd.close()

2)客户端

  1. 无需绑定IP和端口,端口由系统自动分配
  2. 无需设置监听
  3. 无需创建新的套接字

流程:
①创建流式套接字
②发起连接请求
ADDR = ('IP',端口)
s.connect(ADDR)
③消息收发
n = s.send(data.encode())
data = s.recv(bufersize).decode()
④关闭套接字
s.close()

客户端代码实现:

'''示意客户端
向服务端发送消息,接收并打印服务端返回的消息
客户端输入空行或者'q'时请求与服务端断开
'''
import socket
# 创建套流式接字
sockfd = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
ADDR = ("127.0.0.1", 8888)
 
# 向服务端发起连接请求
sockfd.connect(ADDR)
 
while True:
    data = input("发送消息>>>") or 'q'
    if data == 'q':
        break
    # 发送
    sockfd.send(data.encode())
    # 接收
    back = sockfd.recv(1024)
    print(back.decode())
 
sockfd.close()

2.UDP网络编程实现
1)服务端

①创建数据报套接字:
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
②绑定服务端地址(服务端须要有固定的IP和端口号):
ADDR = ('IP地址',端口)
sockfd.bind(ADDR)
③消息的收发:
data,addr = sockfd.recvfrom(buffersize)
n = sockfd.sendto(data,ADDR)
④关闭套接字:
sockfd.close()

服务端代码实现:

'''UDP服务端
绑定命令行输入的服务端地址
接收客户端发送的消息,并返回
'''
import socket
import sys
# 判断命令行参数个数
if len(sys.argv) < 3:
    print('''
            argv is error!!
            runs as
            python3 udp_client.py 127.0.0.1 8888
        ''')
    sys.exit(0)
 
HOST = sys.argv[1]
# 端口为整数
PORT = int(sys.argv[2])
# 服务端地址
ADDR = (HOST,PORT)
# 创建数据报套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
# 绑定服务端地址
s.bind(ADDR)
 
while True:
        # 接收
        data,addr = s.recvfrom(1024)
        print("Receive from {} : {}".format(addr,data.decode()))
        # 发送
        s.sendto('Receive your message'.encode(),addr)
 
s.close()

2)客户端

①创建套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
②数据收发
data,addr = sockfd.recvfrom(bufersize).decode()
n = sockfd.sendto(data,ADDR)
③关闭套接字
sockfd.close()

客户端代码实现:

'''UDP客户端
向命令行输入的服务端地址发送消息
同时接收该服务端发来的消息
'''
import socket
import sys
 
# 判断命令行参数个数
if len(sys.argv) < 3:
    print('''
            argv is error!!
            runs as
            python3 udp_client.py 127.0.0.1 8888
        ''')
    sys.exit(0)
 
HOST = sys.argv[1]
# 端口为整数
PORT = int(sys.argv[2])
# 服务端地址
ADDR = (HOST,PORT)
# 创建数据报套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
 
while True:
    data = input("Send the message >>>") or 'q'
    if data == 'q':
        break
    # 发送
    s.sendto(data.encode(),ADDR)
    # 接收
    r_data,addr = s.recvfrom(1024)
    print(r_data.decode())
 
# 关闭套接字
s.close()

3.相关概念
1) 网络收发缓冲区:
缓冲区的功能:①协调读写速度,②减少和磁盘的交互
recv和send实际上是从缓冲区获取内容,向缓冲区发送内容

2) TCP粘包:
原因:TCP采用字节流的方式,消息之间没有边界,如果发送和接收速度不匹配,会造成多次发送的内容被一次接收,形成意义上的误解即粘包。
条件:当使用send快速的连续发送极有可能产生粘包
如何处理:
①发送时添加结束位标志,接收端通过标志进行判断
②发送一个数据结构
③当连续发送时每次发送有一个短暂延迟 sleep(0.1)

3) 'TCP流式套接字'和'UDP数据报套接字'的区别
①TCP传输数据使用字节流的方式传输,UDP是数据报,因此TCP会产生粘包现象。
②TCP对网络条件要求高,UDP更适合实时传输
③TCP传输是建立在连接的基础上,保证传输的可靠性;而UDP一次接收一个数据报,不保证完整性
④TCP使用listen accept建立连接,udp不需要
⑤收发消息TCP使用recv和send,UDP使用recvfrom和sendto

4.下节预告
Python 网络编程(三)将为大家介绍TCP流式套接字的典型应用:文件传输以及http网页传输;UDP的典型应用:局域网发送广播消息和接收广播消息~

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