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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