python网络编程

了解网络编程的基本概念

网络编程与通信协议

协议即规则，就好比汽车上路要遵守交通规则一样，为了使全世界不同类型的计算机都可以连接起来，所以制定了一套全球通用的通信协议Internet协议。有了Internet协议，任何私有网络，只要支持这个协议，就可以接入互联网

掌握TCP/IP协议

TCP/IP协议

IP协议是整个TCP/IP协议族的核心
IP地址就是互联网上计算机的唯一标识
目前的IP地址有两种表示方式，即IPv4和IPv6
在命令行下使用ipconfig命令可以查看本机的IP地址
TCP（Transmission Control Protocol）协议：即传输控制协议，是建立在IP协议基础之上的。
TCP协议负责两台计算机之间建立可靠连接，保证数据包按顺序发送到。
它是一种可靠的、一对一的、面向有连接的通信协议。

TCP协议与UDP协议的区别

	TCP协议	UDP协议
连接方面	面向连接的	面向无连接的
安全方面	传输消息可靠、不丢失、按顺序到达	无法保证不丢包
传输效率方面	传输效率相对较低	传输效率高
连接对象数量方面	只能是点对点、一对一	支持一对一、一对多、多对多的交互通讯

掌握Socket套接字

我们编写网络通讯程序，就会用到这个套接字

Socket对象的常用方法

方法名称	功能描述
bind((ip,port))	绑定IP地址和端口
listen(N)	开始TCP监听，N表示操作系统挂起的最大连接数量，取值范围1-5之间，一般设置为5
accept()	被动接收TCP客户端连接，阻塞式
connect((ip, port))	主动初始化TCP服务器连接
recv(size)	接收TCP数据，返回值为字符串类型，size表示要接收的最大数据量
send(str)	发送TCP数据，返回值是要发送的字节数量
sendall(str)	完整发送TCP数据，将str中的数据发送到连接的套接字，返回之前尝试发送的所有数据，如果成功为None，失败抛出异常
recvfrom()	接收UDP数据，返回值为一个元组（data，address），data表示接收的数据，address表示发送数据的套接字地址
sendto(data,(ip,port))	发送UDP数据，返回值是发送的字节数
close()	关闭套接字

熟练应用TCP编程

TCP编程服务器端流程如下

使用 socket 类创建一个套接字对象
使用 bind((ip,port)) 方法绑定ip地址和端口号
使用 listen() 方法开始TCP监听
使用 accept() 方法等待客户端的连接
使用 recv()/send() 方法接收/发送数据
使用 close() 关闭套接字

TCP编程客户端与服务器启动运行有先后，先启动运行服务器端，再启动运行客户端，连接建立之后，双方谁先发送数据均可

python
from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
# AF_INET 用于Internet之间的进程通讯
# SOCK_STREAM 表示的用的TCP协议编程

# (1)创建 socket 对象
server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# (2)绑定IP地址和端口
ip = '127.0.0.1'  # 等同于local
port = 8888  # 端口
server_socket.bind((ip, port))

# (3)使用 listen() 开始监听
server_socket.listen(5)
print('服务器已启动')

# (4)等待客户端的连接
client_socket, client_addr = server_socket.accept()  # 系列解包赋值

# (5)接收来自客户端的数据
data = client_socket.recv(1024)
print('客户端发送过来的数据为：', data.decode('utf-8'))  # 要求客户端发过来的数据是使用utf-8进行编码的

# (6)关闭socket
server_socket.close()

TCP编程客户端流程如下

使用 socket 类创建一个套接字对象
使用 connect((host, port)) 设置连接的主机IP和主机设置的端口号
使用 recv()/send() 方法接收/发送数据

使用 close() 关闭套接字

python
import socket
# (1)创建socket对象
client_socket = socket.socket()  # 客户端不需要参数

# (2)IP地址和主机端口，向服务器端发送连接请求
ip = '127.0.0.1'
port = 8888
client_socket.connect((ip, port))

print('-------与服务器连接建立成功-------')

# (3)发送数据
client_socket.send('Welcome to python world'.encode('utf-8'))

# (4)关闭
client_socket.close()
print('发送完毕')

TCP编程服务器端多次通讯代码

python
# 导入socket
import socket

# (1)创建 socket 对象
socket_obj = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# (2)绑定IP地址和端口
socket_obj.bind(('127.0.0.1', 8888))

# (3)设置最大的连接数量
socket_obj.listen(5)

# (4)等待客户端的TCP连接
client_socket, client_addr = socket_obj.accept()

# (5)接收数据
info = socket_obj.recv(1024).decode('utf-8')  # while 循环的四个步骤 info 是初始化变量
while info != 'bye':  # 条件判断
    if info != '':
        print('接收到的数据是：', info)
    # 准备发送的数据
    data = input('请输入要发送的数据：')

    # 服务端回复客户端
    socket_obj.send(data.encode('utf-8'))
    if data == 'bye':
        break  # 19行到27行是循环
    info = socket_obj.recv(1024).decode('utf-8')  # 改变变量

# (6)关闭socket
client_socket.close()
socket_obj.close()

TCP编程客户端多次通讯代码

python
import socket
# (1)创建socket对象
client_socket = socket.socket()

# (2)IP地址和主机端口
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8888))
print('-------服务器连接建立成功-------')

# (3)客户端先发送数据
info = ''
while info != 'bye':
    send_data = input('请客户端输入要发送的数据')
    client_socket.send(send_data.encode('utf-8'))
    # 判断
    if info == 'bye':
        break
    # 接收数据
    info = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')
    print('收到服务器的响应数据是：', info)

# (4)关闭
client_socket.close()

熟练应用UDP编程

UDP协议又被称为用户数据包协议（User Datagram Protocol），它是面向无连接的协议，只要知道对方的IP地址和端口，就可以直接发送数据包，由于是面向无连接的，所以无法保证数据一定会到达接收方。
UDP客户端和服务器端通讯模型

UDP编程客户端发送方代码

python
from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
# (1)创建socket对象
send_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# (2)准备发送数据
data = input('请输入要发送的数据：')

# (3)指定接收方的ip和端口
ip_port = ('127.0.0.1', 8888)

# (4)发送数据
send_socket.sendto(data.encode('utf-8'), ip_port)

# 接收来自接收方的回复数据
recv_data, addr = send_socket.recvfrom(1024)
print('接收到的数据为：', recv_data.decode('utf-8'))

# (5)关闭socket
send_socket.close()

UDP编程服务端接收方代码

python
from socket import  socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
# (1)创建socket对象
recv_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# (2)绑定ip地址和端口
recv_socket.bind(('127.0.0.1', 8888))

# (3)接收来自发送方的数据
recv_data, addr = recv_socket.recvfrom(1024)
print('接收到的数据为：', recv_data.decode('utf-8'))

# (4)准备回复对方的数据
data = input('请输入要回复的数据')

# (5)回复
recv_socket.sendto(data.encode('utf-8'), addr)

# (6)关闭
recv_socket.close()

UDP编程接收方与发送方启动运行无先后，但先启动运行发送方，数据包会丢失

模拟客服咨询的小程序

客服人员服务端的代码

python
from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
# (1)创建socket对象
recv_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# (2)绑定ip地址和端口
recv_socket.bind(('127.0.0.1', 8888))

while True:
    # (3) 接收发送过来的数据
    recv_data, addr = recv_socket.recvfrom(1024)
    print('客户说：', recv_data.decode('utf-8'))
    if recv_data.decode('utf-8') == 'bye':
        break

    # (4)准备回复对方的数据
    data = input('客服回：')

    # (5)发送
    recv_socket.sendto(data.encode('utf-8'), addr)

# (6)关闭socket对象
recv_socket.close()

客户端代码

python
from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
# (1)创建socket对象
send_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)


while True:
    # (2)准备发送的数据
    data = input('客户说：')

    # (3)发送
    send_socket.sendto(data.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8888))

    if data == 'bye':
        break

    # (4)接收来自客服人员回复的信息
    recv_data, addr = send_socket.recvfrom(1024)
    print('客服回：', recv_data.decode('utf-8'))

# (5)关闭
send_socket.close()

本章总结

网络编程：在程序中实现网络计算机之间的数据通信
通信协议：接入网络所要遵守的“规则”，目前全球通用的通信协议即Internet协议
TCP/IP协议：中译为“传输控制协议”/“因特网互联协议"
TCP/IP协议所对应的四层从下到上分别为：网络接口层、网际层、传输层、应用层
传输层的协议有：TCP协议、UDP协议
TCP协议：面向连接的，可靠的、不丢失的、按顺序到达，但传输效率相对较低，只能实现点对点，一对一的数据传输
UDP协议：面向无连接，无法保证不丢包，但传输效率高，可以实现一对一、一对多，多对多的交互通信
python中的内置模块socket支持TCP与UDP的编程

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