肝!Python 网络编程
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2021-03-27 12:23
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。
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:
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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