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墨滴

HUIDBK

2021/03/28  阅读:31  主题:自定义主题1

Python 网络编程

什么是网络?

网络就是一种辅助双方或者多方能够连接在一起,然后可以进行数据传递的工具。

就是为了联通多方然后进行通信用的,即把数据从一方传递给另外一方,为了让在不同的电脑上运行的软件,之间能够互相传递数据,就需要借助网络的功能。

网络通信
网络通信

IP地址:用来在网络中标记一台电脑,比如 192.168.1.1 ,在本地局域网上是唯一的


不同电脑上的进程之间如何通信?

首要解决的问题是如何唯一标识一个进程,否则通信无从谈起!

在1台电脑上可以通过进程号 PID 来唯一标识一个进程,但是在网络中这是行不通的。

其实 TCP/IP 协议族已经帮我们解决了这个问题,网络层的 ip地址 可以唯一标识网络中的主机

而传输层的 协议+端口 可以唯一标识主机中的应用进程(进程)。

这样利用 ip地址,协议,端口 就可以标识网络的进程了,网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。


什么是Socket?

Socket(简称 套接字) 是进程间通信的一种方式,它与其他进程间通信的一个主要不同是:

它能实现不同主机间的进程间通信,我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的

例如我们每天浏览 网页、QQ 聊天、收发 email 等等。


socket()函数

了解了网络,那在Python中我们是如何进行网络编程呢?其实很简单,在Python 中,我们用 socket 模块中socket() 函数 来创建套接字,语法格式如下:

import socket
socket.socket(family, type, proto)

参数:

  • family: 套接字家族可以是 AF_UNIX (同一台机器进程间通信) 或者 AF_INET (Internet 进程间通信)
  • 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 (流式套接字,主要用于 TCP 协议) 或SOCK_DGRAM (数据报套接字,主要用于 UDP 协议
  • protocol: 一般不填默认为 0

创建 Socket(套接字)

套接字使用流程 与 文件的使用流程很类似

  • 创建套接字

  • 使用套接字收/发数据

  • 关闭套接字


TCP Socket(TCP 套接字)

import scoket

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

# 套接字功能的使用
# 此处省略...

s.close()

UDP Socket(UDP套接字)

import scoket

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

# 套接字功能的使用
# 此处省略...

s.close()

Socket套接字对象方法

方法 描述
服务器端套接字
socket.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。
socket.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。
socket.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
socket.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。
socket.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
socket.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。
socket.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。
socket.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。
socket.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。
socket.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。
socket.close() 关闭套接字
socket.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组(ipaddr,port)。
socket.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
socket.setsockopt(level,optname,value) 设置给定套接字选项的值。
socket.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字选项的值。
socket.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())
socket.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。
socket.fileno() 返回套接字的文件描述符。
socket.setblocking(flag) 如果 flag 为 False,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。
socket.makefile() 创建一个与该套接字相关连的文件

套接字对象方法,除了 makefile(),其他都与套接字专用的 Unix 系统调用相对应。

更多详情可去 Python官方文档 https://docs.python.org/zh-cn/3/library/socket.html?highlight=socket#socket-objects 查阅。


Socket 小案例

UDP聊天器

import socket


def send_msg(udp_socket):
    """获取键盘数据,并将其发送给对方"""
    # 1. 从键盘输入数据
    msg = input("\n请输入要发送的数据:")
    # 2. 输入对方的ip地址
    dest_ip = input("\n请输入对方的ip地址:")
    # 3. 输入对方的port
    dest_port = int(input("\n请输入对方的port:"))
    # 4. 发送数据
    udp_socket.sendto(msg.encode("utf-8"), (dest_ip, dest_port))


def recv_msg(udp_socket):
    """接收数据并显示"""
    # 1. 接收数据
    recv_msg = udp_socket.recvfrom(1024)
    # 2. 解码
    recv_ip = recv_msg[1]
    recv_msg = recv_msg[0].decode("utf-8")
    # 3. 显示接收到的数据
    print(">>>%s:%s" % (str(recv_ip), recv_msg))


def main():
    # 1. 创建套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 2. 绑定本地信息
    udp_socket.bind(("localhost"7890))
    while True:
        # 3. 选择功能
        print("="*30)
        print("1:发送消息")
        print("2:接收消息")
        print("="*30)
        op_num = input("请输入要操作的功能序号:")

        # 4. 根据选择调用相应的函数
        if op_num == "1":
            send_msg(udp_socket)
        elif op_num == "2":
            recv_msg(udp_socket)
        else:
            print("输入有误,请重新输入...")


if __name__ == "__main__":
    main()

运行结果如下:

==============================
1:发送消息
2:接收消息
==============================
请输入要操作的功能序号:1

请输入要发送的数据:123

请输入对方的ip地址:10.73.30.48

请输入对方的port:7890
==============================
1:发送消息
2:接收消息
==============================
请输入要操作的功能序号:2
>>>('10.73.30.48'7890):123
==============================
1:发送消息
2:接收消息
==============================

文件下载器

服务端 代码如下:

import sys
from socket import *


def get_file_content(file_name):
    """获取文件的内容"""
    try:
        with open(file_name, "rb"as f:
            content = f.read()
        return content
    except:
        print("没有下载的文件:%s" % file_name)


def main():

    if len(sys.argv) != 2:
        print("请按照如下方式运行:python3 xxx.py 7890")
        return
    else:
        # 运行方式为python3 xxx.py 7890
        port = int(sys.argv[1])


    # 创建socket
    tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    
    # 绑定本地信息 ''空制字符串代表lockhost本地主机
    address = ('', port)
    tcp_server_socket.bind(address)
    
    # 将主动套接字变为被动套接字
    tcp_server_socket.listen(128)

    while True:
        # 等待客户端的链接,即为这个客户端发送文件
        client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
        
        # 接收对方发送过来的数据
        recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
        file_name = recv_data.decode("utf-8")
        print("对方请求下载的文件名为:%s" % file_name)
        file_content = get_file_content(file_name)
        
        # 发送文件的数据给客户端
        # 因为获取打开文件时是以rb方式打开,所以file_content中的数据已经是二进制的格式,
        # 因此不需要encode编码
        if file_content:
            client_socket.send(file_content)
            
        # 关闭这个套接字
        client_socket.close()

    # 关闭监听套接字
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()

客户端 代码如下:

from socket import *


def main():

    # 创建socket
    tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

    # 目的信息
    server_ip = input("请输入服务器ip:")
    server_port = int(input("请输入服务器port:"))

    # 链接服务器
    tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))

    # 输入需要下载的文件名
    file_name = input("请输入要下载的文件名:")

    # 发送文件下载请求
    tcp_client_socket.send(file_name.encode("utf-8"))

    # 接收对方发送过来的数据,最大接收1024个字节(1K)
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    # print('接收到的数据为:', recv_data.decode('utf-8'))
    # 如果接收到数据再创建文件,否则不创建
    if recv_data:
        with open("[接收]"+file_name, "wb"as f:
            f.write(recv_data)

    # 关闭套接字
    tcp_client_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()

  • python 文件下载器服务端.py 7890 开启服务端
  • python 文件下载器客户端.py 开启客户端

运行图如下:

文件下载器
文件下载器

Python Internet 模块

以下列出了 Python 网络编程的一些协议的重要模块:

协议 功能用处 端口号 Python 模块
HTTP 网页访问 80 httplib, urllib, xmlrpclib
NNTP 阅读和张贴新闻文章,俗称为"帖子" 119 nntplib
FTP 文件传输 20 ftplib, urllib
SMTP 发送邮件 25 smtplib
POP3 接收邮件 110 poplib
IMAP4 获取邮件 143 imaplib
Telnet 命令行 23 telnetlib
Gopher 信息查找 70 gopherlib, urllib

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大自然用数百亿年创造出我们现实世界,而程序员用几百年创造出一个完全不同的虚拟世界。我们用键盘敲出一砖一瓦,用大脑构建一切。人们把1000视为权威,我们反其道行之,捍卫1024的地位。我们不是键盘侠,我们只是平凡世界中不凡的缔造者 。

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2021/03/28  阅读:31  主题:自定义主题1

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