网络编程

摘选自廖雪峰Python教程

网络编程

通用协议标准，目前最重要的两个是TCP协议和IP协议。互联网的协议简称TCP/IP协议。

计算机的唯一标识就是IP地址，IP地址对应的实际上是计算机的网络接口。

IP地址可以是32位整数（称为IPv4），目前使用较为广泛

另外还有IPv6，是一个128位整数，是IPv4的升级版。

TCP协议是建立在IP协议之上的。

一个TCP报文除了包含要传输的数据外，还包含源IP地址和目标IP地址，源端口和目标端口。

TCP编程

通常用一个Socket表示“打开了一个网络链接”，打开一个Socket需要知道计算机的IP地址和端口号，然后再知道协议类型即可。

服务器

服务器进程首先要绑定一个端口监听来自客户端的连接。如果某个客户端连接过来，服务器就与该客户端建立Socket连接，随后的通信就依靠这个Socket连接。

具体步骤：

（1）创建一个Socket连接，这里我们用的是基于IPv4和TCP协议的Socket

（2）监听绑定的地址和端口。地址如果是0.0.0.0，就可以绑定到所有的网络地址；如果是127.0.0.1，客户端必须在本机上才能运行，也就是外部的计算机无法连接进来。端口号小于1024必须有管理员权限才可以绑定。

（3）调头listen()方法，指定等待连接的最大数量

（4）使用循环来接收来自客户端的连接，accept()会等待并返回一个客户端的连接

具体实现：

# Server.py
import socket, threading, time
#(1)
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.STREAM)
#(2)
s.bind(('127.0.0.1',9999)) #注意，bind()方法参数是一个元组
#(3)
s.listen(5)
#(4)
while True:
  sock,addr = s.accept()
  #用线程实现每个客户端的连接信息接收，互不干扰
  t = threading.Thread(target=tcplink,args=(sock,addr))
  t.start()
 
#实现tcplink
def tcplick(sock,addr):
  print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)
  #注意，这里addr包含服务器地址和客户端地址
  sock.send(b'Welcome')
  #向客户端发送欢迎消息
  while True:
    data = sock.recv(1024)
    time.sleep(2)
    if not data or data.decode('utf-8')=='exit':
      break
    send_text = 'Hello, %s!' % data.decode('utf-8')
    sock.send(send_text.encode('utf-8'))
  sock.close()
  print('Connection from %s:%s closed.' % addr)

客户端

# Client.py
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收欢迎消息:
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']:
    # 发送数据:
    s.send(data)
    print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.send(b'exit')
s.close()

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，UDP则是面向无连接的协议。

使用UDP连接时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发送数据包，但是是否会到达就不知道了。

UDP的优点是速度快。

和TCP类似，使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器。服务器首先需要绑定端口：

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。