（十）Python网络编程

        因为之前在Java课上学过网络编程，所以在此不做详细介绍，本文主要用来为单片机通信打基础，所以可能写的比较粗糙。

目录

UDP

绑定端口

广播

TCP

特点

面向连接

可靠传输 

流量控制和阻塞管理

客户端

过程

客户端

过程 

注意点 

握手

UDP

        主要就是创建套接字，然后准备对方的IP地址和端口号，不清楚自己端口号的可以到C运行里面输入 cmd /k ipconfig，这样就可以找到自己的端口号了，之后获取需要传输的数据，发送，接收，再关闭套接字就好了。

from socket import *

# 创建UDP套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 准备接收方的地址
addr = ('192.168.190.1', 8080)

# 获取数据
send_data = input("你要传输的数据为:")

# 发送
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), addr)

# 接收
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)

# 显示对方发送的数据
# 第一个是数据，第二个是端口号
print(recv_data[0].decode('utf-8'))
print(recv_data[1])

# 关闭
udp_socket.close()

绑定端口

         在我们的网络调试助手里面我们能够清晰的发现，我们的端口号每次都会变，所以我们需要去绑定端口号。

from socket import *

# 创建UDP套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 绑定信息
local_addr = ('', 7788)
udp_socket.bind(local_addr)

# 接收
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)

# 显示对方发送的数据
# 第一个是数据，第二个是端口号
print(recv_data[0].decode('utf-8'))
print(recv_data[1])

# 关闭
udp_socket.close()

        这样端口号就不会乱变来变去了。

广播

        socket只需要发送1次UDP数据，就可以发送给本局域网中的任何一台电脑发送相同的数据

import socket
# 创建UDP套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 设置广播
udp_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)

# # 绑定信息
local_addr = ('', 7788)
udp_socket.bind(local_addr)

# 广播
dest_info = ("<broadcast>", 8080)
udp_socket.sendto('xiaocy'.encode('utf-8'), dest_info)

# 关闭
udp_socket.close()

TCP

        TCP相对于UDP来说相对稳定一点，但是也复杂一点，接下来我们就来简单介绍一下。

特点

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。

可靠传输 

1. TCP采用“发送-应答”机制：TCP发送的每个数据都必须得到接收方的应答才认为这个TCP数据传输成功
2. 超时重传：发送端发出一个数据之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个数据。
3. TCP为了保证不发生丢数据，就给每个数据一个序号，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数据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，那么对应的数据就被假设为已丢失将会被进行重传。
4. 错误校验：TCP用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。

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。

客户端

过程

1. 创建一个TCP套接字（套接字不区分客户端、服务器）
2. 链接服务器
3. 向服务器发送数据、接收来自服务器的响应数据
4. 断开链接

from socket import *

# 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# 链接服务器
tcp_client_socket.connect(("192.168.190.1", 8080))

# 提示用户输入数据
send_data = input("请输入要发送的数据：")

# 向服务器发送数据
tcp_client_socket.send(send_data.encode("utf-8"))

# 接收数据
recv_content = tcp_client_socket.recv(1024)
print(recv_content.decode("utf-8"))

# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()

客户端

过程 

1. socket创建一个套接字
2. bind绑定ip和port
3. listen使套接字变为被动链接
4. accept等待客户端的链接
5. recv/send接收发送数据
6. close关闭套接字

import socket

# 创建TCP套接字
server_s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定本地信息
server_s.bind(("", 7788))

# 设置为被动的
server_s.listen(128)

# 等待客户端链接
new_s, client_info = server_s.accept()

# 用新的套接字为已经连接好的客户端服务器
while True:
    recv_content = new_s.recv(1024)
    print("%s>>>%s" % (str(client_info), recv_content.decode("utf-8")))

    if not recv_content:
        # 当客户端调用了close后，recv返回值为空，此时服务套接字就可以close了
        # 关闭服务套接字
        new_s.close()
        break

# 关闭监听套接字
server_s.close()

注意点 

1. TCP服务器一般情况下都需要绑定，否则客户端找不到这个服务器
2. TCP客户端一般不绑定，因为是主动链接服务器，所以只要确定好服务器的ip、port等信息就好，本地客户端可以随机
3. TCP服务器中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的，这是做TCP服务器时必须要做的
4. 当客户端需要链接服务器时，就需要使用connect进行链接，UDP是不需要链接的而是直接发送，但是TCP必须先链接，只有链接成功才能通信
5. 当一个TCP客户端连接服务器时，服务器端会有1个新的套接字，这个套接字用来标记这个客户端，单独为这个客户端服务
6. listen后的套接字是被动套接字，用来接收新的客户端的链接请求的，而accept返回的新套接字是标记这个新客户端的
7. 关闭listen后的套接字意味着被动套接字关闭了，会导致新的客户端不能够链接服务器，但是之前已经链接成功的客户端正常通信。
8. 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕
9. 当客户端的套接字调用close后，服务器端会recv解堵塞，并且返回的长度为0，因此服务器可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线

握手

三次握手

• 客户端调用connect时发送一个带有标号的数据，我们把建立连接时的第1次数据叫做（SYN）其中有1个数字，例如1
• 服务器的接收到这个数据，然后回送一个数据，这个数据中有2个部分 SYN+ACK
  1. ACK是对接收到的数据的确认，此时的数值为2
  2. SYN表示要向客户端发送的数据，例如可以是3
• 当客户端接收到SYN+ACK数据之后，提取数字3，然后+1，变为4，通过ACK数据格式发送到服务器

四次握手

• 为了释放资源，所以双方需要协商怎样关闭这个虚拟的通道，这就是4次挥手的目的
• 4次挥手的过程
  1. 客户端先发送一个数据包，这里有1个数字，例如100，4次挥手开始的第1次数据包称为FIN
  2. 服务器接收到FIN数据包，然后将100提取出来，然后+1，最后将101，通过ACK数据包会送给客户端
     1. 此时服务器端的recv会解堵塞，并且返回的数据长度为0
     2. 如果服务器对这个已经建立的套接字调用了close，那么就会有下面的2次挥手服务器发送一个数据，这有1个数字，例如102，这个包类型是FIN
  3. 当客户单接收到服务器的FIN时，提取出102，然后+1，然后用ACK将103回送给服务器