Python学习之网络编程

Linux编程

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作者丨stone_zhu

https://www.jianshu.com/p/2b7f1fc59749

互联网的实现,分成好几层。每一层都有自己的功能,就像建筑物一样,每一层都靠下一层支持。如何分层有不同的模型,有的模型分七层,有的分四层。我觉得,把互联网分成五层,比较容易解释。最底下的一层叫做"实体层"(Physical Layer),最上面的一层叫做"应用层"(Application Layer),中间的三层(自下而上)分别是"链接层"(Link Layer)、"网络层"(Network Layer)和"传输层"(Transport Layer)。越下面的层,越靠近硬件;越上面的层,越靠近用户。

TCP编程

Socket是网络编程的一个抽象概念。通常我们用一个Socket表示“打开了一个网络链接”,而打开一个Socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号,再指定协议类型即可。

客户端

创建Socket

# 导入socket库:

import socket

# 创建一个socket:

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

# 建立连接:

s.connect(('www.sina.com.cn', 80))

创建Socket时,AF_INET指定使用IPv4协议,如果要用更先进的IPv6,就指定为AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议,这样,一个Socket对象就创建成功,但是还没有建立连接。

连接服务器

s.connect(('www.sina.com.cn', 80))

注意参数是一个tuple,包含地址和端口号。

发送请求

# 发送数据:

s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')

TCP连接创建的是双向通道,双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发,怎么协调,要根据具体的协议来决定。例如,HTTP协议规定客户端必须先发请求给服务器,服务器收到后才发数据给客户端。

接收数据

# 接收数据:

buffer = []

while True:

# 每次最多接收1k字节:

d = s.recv(1024)

if d:

buffer.append(d)

else:

break

data = b''.join(buffer)

关闭Socket

# 接收数据:

buffer = []

while True:

# 每次最多接收1k字节:

d = s.recv(1024)

if d:

buffer.append(d)

else:

break

data = b''.join(buffer)

服务器

创建Socket

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

创建一个基于IPv4和TCP协议的Socket。

绑定监听的地址和端口

# 监听端口:

s.bind(('127.0.0.1', 9999))

s.listen(5)

print('Waiting for connection...')

listen()方法传入的参数指定等待连接的最大数量。

接受客户端连接

while True:

# 接受一个新连接:

sock, addr = s.accept()

# 创建新线程来处理TCP连接:

t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))

t.start()

每个连接都必须创建新线程(或进程)来处理,否则,单线程在处理连接的过程中,无法接受其他客户端的连接:

def tcplink(sock, addr):

print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)

sock.send(b'Welcome!')

while True:

data = sock.recv(1024)

time.sleep(1)

if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':

break

sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))

sock.close()

print('Connection from %s:%s closed.' % addr)

UDP编程

TCP是建立可靠连接,并且通信双方都可以以流的形式发送数据。相对TCP,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。

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定端口:

s.bind(('127.0.0.1', 9999))

创建Socket时,SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP。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:

print('Bind UDP on 9999...')

while True:

# 接收数据:

data, addr = s.recvfrom(1024)

print('Received from %s:%s.' % addr)

s.sendto(b'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。

注意这里省掉了多线程,因为这个例子很简单。

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 [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:

# 发送数据:

s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))

# 接收数据:

print(s.recv(1024).decode('utf-8'))

s.close()

从服务器接收数据仍然调用recv()方法。

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