socket库实现TCP通信——python

基于TCP协议的简易聊天机器人设计与实现

设计目标：　（1）了解Socket通信的原理，在此基础上编写一个与机器人聊天程序；

　　　　　　（2）理解TCP通信原理;

课程设计系统组成及模块功能：

　　此TCP/IP课程设计实现了基于TCP的客户/服务器通信程序，需要实现以下一些基本功能：

　　（1）客户端连接聊天机器人服务器；

　　（2）消息发送：客户端发送消息给机器人服务器。

　　（3）消息接收：客户端接收到机器人服务器发送给他的消息。

　　（4）可以有多个客户端同时连接。

　　（5）智能回复功能：根据用户发送的消息内容，稍微有点智能回复。

需求分析

　　在 Windows操作系统下，使用Socket（套接字）网络编程实现两个进程（客户与服务端）之间的通信，两个进程间使用TCP 建立可靠连接，熟悉 TCP 协议以及套接字编程原理;

　　当客户端与服务器通过三次握手建链，同步了TCP保障会话的状态序列号(Sequence Number)，窗口大小(Window Size)以及Client的源IP和源端口，这是服务器端的监听套接字就可以构建成完整的专用连接套接字，即五个关键元素组成了新的socket。当然Client也会生成本次于Server通信的专用连接套接字。注意：是专用连接套接字

　　两个进程间使用C/S 工作模式，客户端向服务端发送文本消息，服务端根据收到的文本信息进行分析，回复略微智能的信息，然后在此基础上结合并发服务器原理，实现服务器利用多线程，在同时与多个客户端之间进行通信，能够允许多个客户端同时连接服务端并发送消息，服务器能同时回复多个客户端的信息，深入了解 C/S 工作模式。

　　增加的功能，在服务端创建为每一个连接创建一个txt文件，文件的名字用时间戳和客户端的IP和端口命名，将不同连接的聊天记录分别保存到各自的文件中。

　　为了防止客户端或者服务端出现错误导致连接中断，程序异常，要进行异常捕获。在未知错误出现时，使得程序正常运行或者正常结束。

TCP server 服务端

服务端首先需要先有个套接字socket，这个套接字必须bind绑定服务器相应的iP地址和port端口号。而且这个套接字需要是listen状态的。那么当有client向TCP发送连接时，服务器进程调用accept函数就可以查看listen的未决连接队列是否有未处理的连接，如果有就创建一个相应client连接的套接字返回，这时我们就可以通过这个accept套接字和client通信了。然后调用一个进程处理这个连接与客户端进行通信，主进程接着监听后续的连接。

步骤：

　　1、创建socket对象

　　2、 bind绑定服务器IP和端口号

　　3、 listen使套接字成为监听状态

　　4、当客户端发来连接并成功时，accept调用与客户端连接的套接字

　　5、 Thread调用进程处理建立的连接，建立一个处理客户端信息的tcplink函数，并连同套接字传入进程进行处理。

　　6、 tcplink函数接受客户端信息，并进行分析，然后智能回复，同时，以时间和客户端IP地址为文件名，创建文件存储通信内容，这个过程不断循环

　　7、当接受到客户端发送‘exit’后，关闭这个连接，关闭文件

# 服务端
import socket
import threading
import time

def tcplink(client_socket, addr):
    # 发送消息告知客户端，连接成功
    client_socket.send(f'连接成功，{addr}你好！'.encode())
    print(f'建立与{addr}的连接。')

    # 根据连接者和时间建立保存聊天记录的文件
    t = time.gmtime()
    # 文件命名不能出现冒号
    filename = f'{addr}-{time.strftime("%Y%m%d-%H-%M-%S", t)}.txt'
    f = open(filename, 'w', encoding='GBK')

    while True:
        # 捕获因客户直接中断的ConnectionResetError
        try:
            # 接受来自客户端的信息
            receive = client_socket.recv(1024).decode()
        except ConnectionResetError:
            break
        # 没有收到信息或收到'exit'就跳出循环
        if not receive or receive == 'exit': break
        rece = f'收到{addr}信息：{receive}'
        print(rece)

        # 价值一个亿的AI核心代码
        reply = receive.replace('吗', '')
        reply = reply.replace('？', '！')
        reply = reply.replace('你', '我')
        # 发送回复信息
        client_socket.send(reply.encode())
        rep = f'AI 回复：{reply}'
        print(rep)
        # 将聊天记录写入文件
        f.write(f'{rece}\n{rep}')
    # 关闭连接
    client_socket.close()
    f.close()
    print(f'来自{addr}的连接结束。\n')

def main():
    # 创建一个套接字对象，默认为IPv4、TCP连接
    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 0.0.0.0代表任何地址都能来连接，并监听本机的6666端口
    server.bind(('0.0.0.0', 6666))
    # 最大连接数为5
    server.listen(5)
    print('等待连接中……')

    while True:
        # 等待客户成功建立连接的时候，将socket对象赋值给client变量，将连接来源赋给address变量
        client, address = server.accept()
        # 调用一个线程，传入处理函数和参数，建立处理程序
        t = threading.Thread(target=tcplink, args=(client, address))
        # 启动处理程序
        t.start()

if __name__ == '__main__':
    main()

TCP client 客户端

客户端，为了程序增加更多的灵活性，客户端要连接的服务端IP地址由客户输入。与服务端一样同样，先创建套接字socket，然后套接字去连接服务器IP地址，并访问特定的端口

与服务端建立TCP连接，成功建立连接后，发送消息给服务器并接受服务器的回复消息，当想要结束对话时，输入‘exit’结束对话。

步骤：

　　1、创建socket对象

　　2、 Connect根据IP和端口连接服务器

　　3、发送消息给服务器，接受服务器的回复，不断循环

　　4、输入‘退出’循环，关闭连接。

# 客户端
import socket

# 要连接的服务端IP与端口
target_host = input('请输入要连接的服务端IP:')
target_port = 6666

# 创建一个套接字对象，默认为IPv4、TCP连接
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 向服务端发送连接请求
client.connect((target_host, target_port))
# 接收服务端的连接成功提示
print(client.recv(1024).decode())
# 捕获因客户端直接关闭发送的KeyboardInterrupt异常
try:
    while True:
        # 判断输入是否正确
        while True:
            message = input('请输入消息（输入exit结束对话）：')
            if message: break
        # 输入exit关闭连接
        if message == 'exit':
            client.send(b'exit')
            print('连接结束！')
            break
        # 将输入发送给服务端
        client.send(message.encode())
        # 接收服务端的回复
        receive = client.recv(1024).decode()
        print(f'AI 回复：{receive}')
except KeyboardInterrupt:
    print('\n连接终止！')
finally:
    client.close()
input("Press Enter to exit…")

posted @ 2022-06-17 18:30 扶光Chor 阅读(547) 评论(0) 收藏举报

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