python网络编程

网络编程根据协议划分可以划分为TCP编程和UDP编程。两者的主要区别在于效率和可靠性,下面分别讲述两者在python中的实现

TCP编程

客户端

要创建一个基于TCP连接的Socket,可以这样做:

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import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
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_INET6SOCK_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。

客户端要主动发起TCP连接,必须知道服务器的IP地址和端口号.接着上面的代码,通过创建的socket连接到本地服务器上。

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host = ('127.0.0.1', 80) # tuple类型
s.connect(host)
s.send('GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1\r\nConnection: close\r\n\r\n')

建立TCP连接后,我们就可以向服务器发送请求。但是由于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。

发送的文本格式必须符合HTTP标准,如果格式没问题,接下来就可以接收服务器返回的数据了:

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# 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 = ''.join(buffer)
s.close()
接收数据时,调用recv(max)方法,一次最多接收指定的字节数,因此,在一个while循环中反复接收,直到recv()返回空数据,表示接收完毕,退出循环。当我们接收完数据后,调用close()方法关闭Socket,这样,一次完整的网络通信就结束了:

服务器端

服务器进程首先要绑定一个端口并监听来自其他客户端的连接。如果某个客户端连接过来了,服务器就与该客户端建立Socket连接,随后的通信就靠这个Socket连接了

服务器需要同时响应多个客户端的请求,所以,每个连接都需要一个新的进程或者新的线程来处理,否则,服务器一次就只能服务一个客户端了

首先,创建一个基于IPv4和TCP协议的Socket:

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

然后,我们要绑定监听的地址和端口。服务器可能有多块网卡,可以绑定到某一块网卡的IP地址上,也可以用0.0.0.0绑定到所有的网络地址,还可以用127.0.0.1绑定到本机地址。127.0.0.1是一个特殊的IP地址,表示本机地址,如果绑定到这个地址,客户端必须同时在本机运行才能连接,也就是说,外部的计算机无法连接进来。

端口号需要预先指定。因为我们写的这个服务不是标准服务,所以用9999这个端口号。请注意,小于1024的端口号必须要有管理员权限才能绑定,紧接着,调用listen()方法开始监听端口,传入的参数指定等待连接的最大数量

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# 绑定并监听端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
s.listen(5)
print 'Waiting for connection...'

接下来,服务器程序通过一个永久循环来接受来自客户端的连接,accept()会等待并返回一个客户端的连接:

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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:

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def tcplink(sock, addr):
print 'Accept new connection from %s:%s...' % addr
sock.send('Welcome!')
while True:
data = sock.recv(1024)
time.sleep(1)
if data == 'exit' or not data:
break
sock.send('Hello, %s!' % data)
sock.close()
print 'Connection from %s:%s closed.' % addr

要测试这个服务器程序,示例的客户端程序如下所示:

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s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收欢迎消息:
print s.recv(1024)
for data in ['Michael', 'Tracy', 'Sarah']:
# 发送数据:
s.send(data)
print s.recv(1024)
s.send('exit')
s.close()
## UDP编程

客户端

客户端使用UDP时,首先要创建基于UDP的Socket,然后,不需要调用connect(),直接通过sendto()给服务器发数据:

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s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for data in ['Michael', 'Tracy', 'Sarah']:
# 发送数据:
s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
# 接收数据:
print s.recv(1024)
s.close()

创建Socket时,SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP,TCP则是SOCK_STREAM

从服务器接收数据仍然调用recv()方法。

服务器端

TCP是建立可靠连接,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。

和TCP类似,使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器。服务器首先需要绑定端口:

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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,TCP则是SOCK_STREAM。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:

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print 'Bind UDP on 9999...'
while True:
# 接收数据:
data, addr = s.recvfrom(1024)
print 'Received from %s:%s.' % addr
s.sendto('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。


参考: http://www.liaoxuefeng.com/wiki/001374738125095c955c1e6d8bb493182103fac9270762a000/00138683226192949cd41410a6d4f1ebfa9ba40bbd1399d000