Python學習之網絡編程

時間 2019-11-08

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互聯網的實現，分紅好幾層。每一層都有本身的功能，就像建築物同樣，每一層都靠下一層支持。如何分層有不一樣的模型，有的模型分七層，有的分四層。我以爲，把互聯網分紅五層，比較容易解釋。最底下的一層叫作"實體層"（Physical Layer），最上面的一層叫作"應用層"（Application Layer），中間的三層（自下而上）分別是"連接層"（Link Layer）、"網絡層"（Network Layer）和"傳輸層"（Transport Layer）。越下面的層，越靠近硬件；越上面的層，越靠近用戶。編程

TCP編程

Socket是網絡編程的一個抽象概念。一般咱們用一個Socket表示「打開了一個網絡連接」，而打開一個Socket須要知道目標計算機的IP地址和端口號，再指定協議類型便可。服務器

客戶端

建立Socket

# 導入socket庫:
import socket

# 建立一個socket:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 創建鏈接:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
複製代碼

建立Socket時，AF_INET指定使用IPv4協議，若是要用更先進的IPv6，就指定爲AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協議，這樣，一個Socket對象就建立成功，可是尚未創建鏈接。網絡

鏈接服務器

s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
複製代碼

注意參數是一個tuple，包含地址和端口號。多線程

發送請求

# 發送數據:
s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')
複製代碼

TCP鏈接建立的是雙向通道，雙方均可以同時給對方發數據。可是誰先發誰後發，怎麼協調，要根據具體的協議來決定。例如，HTTP協議規定客戶端必須先發請求給服務器，服務器收到後才發數據給客戶端。app

接收數據

# 接收數據:
buffer = []
while True:
    # 每次最多接收1k字節:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buffer.append(d)
    else:
        break
data = b''.join(buffer)
複製代碼

關閉Socket

# 接收數據:
buffer = []
while True:
    # 每次最多接收1k字節:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buffer.append(d)
    else:
        break
data = b''.join(buffer)
複製代碼

服務器

建立Socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
複製代碼

建立一個基於IPv4和TCP協議的Socket。socket

綁定監聽的地址和端口

# 監聽端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
s.listen(5)
print('Waiting for connection...')
複製代碼

listen()方法傳入的參數指定等待鏈接的最大數量。tcp

接受客戶端鏈接

while True:
    # 接受一個新鏈接:
    sock, addr = s.accept()
    # 建立新線程來處理TCP鏈接:
    t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
    t.start()
複製代碼

每一個鏈接都必須建立新線程（或進程）來處理，不然，單線程在處理鏈接的過程當中，沒法接受其餘客戶端的鏈接：函數式編程

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)
複製代碼

UDP編程

TCP是創建可靠鏈接，而且通訊雙方均可以以流的形式發送數據。相對TCP，UDP則是面向無鏈接的協議。函數

使用UDP協議時，不須要創建鏈接，只須要知道對方的IP地址和端口號，就能夠直接發數據包。可是，能不能到達就不知道了。

雖然用UDP傳輸數據不可靠，但它的優勢是和TCP比，速度快，對於不要求可靠到達的數據，就能夠使用UDP協議。

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 綁定端口:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
複製代碼

建立Socket時，SOCK_DGRAM指定了這個Socket的類型是UDP。綁定端口和TCP同樣，可是不須要調用listen()方法，而是直接接收來自任何客戶端的數據：

print('Bind UDP on 9999...')
while True:
    # 接收數據:
    data, addr = s.recvfrom(1024)
    print('Received from %s:%s.' % addr)
    s.sendto(b'Hello, %s!' % data, addr)
複製代碼

recvfrom()方法返回數據和客戶端的地址與端口，這樣，服務器收到數據後，直接調用sendto()就能夠把數據用UDP發給客戶端。

注意這裏省掉了多線程，由於這個例子很簡單。

客戶端使用UDP時，首先仍然建立基於UDP的Socket，而後，不須要調用connect()，直接經過sendto()給服務器發數據：

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
    # 發送數據:
    s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
    # 接收數據:
    print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.close()
複製代碼