肝!Python 网络编程

小詹学Python

共 10360字,需浏览 21分钟

 ·

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。

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


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

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