python精选21集网络编程（TCP、UDP套接字编程、区别）

时间：04-26来源：作者：点击数：34

一.socket套接字编程（TCP）

1.套接字

TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。

TCP通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的链接，才能发送数据，类似于生活中，“打电话”"

套接字：实现网络编程进行数据传输的一种技术手段
Python实现套接字编程：import socket
套接字分类
- 流式套接字(SOCK_STREAM): 以字节流方式传输数据，实现tcp网络传输方案。(面向连接–tcp协议–可靠的–流式套接字)
- 数据报套接字(SOCK_DGRAM):以数据报形式传输数据，实现udp网络传输方案。(无连接–udp协议–不可靠–数据报套接字)

2.tcp套接字

2.1tcp客户端与服务端总流程图

2.2服务端流程图

<1> 创建套接字

sockfd=socket.socket(socket_family=AF_INET,socket_type=SOCK_STREAM,proto=0)

功能：创建套接字
参数： socket_family 网络地址类型 AF_INET表示ipv4
　　　 socket_type 套接字类型 SOCK_STREAM(流式) SOCK_DGRAM(数据报)
　　　 proto 通常为0 选择子协议
返回值：套接字对象

<2>绑定地址

本地地址： ‘localhost’ , ‘127.0.0.1’

网络地址： ‘172.40.91.185’

自动获取地址： ‘0.0.0.0’

sockfd.bind(addr)

功能： 绑定本机网络地址
参数： 二元元组 (ip,port) ('0.0.0.0',8888)

<3>设置监听

sockfd.listen(n)

功能：将套接字设置为监听套接字，确定监听队列大小
参数：监听队列大小

<4>等待处理客户端连接请求

connfd,addr = sockfd.accept()

功能：阻塞等待处理客户端请求
返回值： connfd 客户端连接套接字
　　　　addr 连接的客户端地址

<5>消息收发

data = connfd.recv(buffersize)

 功能 : 接受客户端消息
 参数 ：每次最多接收消息的大小
 返回值： 接收到的内容

n = connfd.send(data)

 功能 : 发送消息
 参数 ：要发送的内容 bytes格式
 返回值： 发送的字节数

<6>关闭套接字

sockfd.close()

- 功能：关闭套接字

2.3客户端流程图

<1>创建套接字

注意:只有相同类型的套接字才能进行通信

<2>请求连接

sockfd.connect(server_addr)

功能：连接服务器
参数：元组服务器地址

<3>收发消息

注意：防止两端都阻塞，recv send要配合

<4>关闭套接字

Demo【TCP客户端与服务端】

编写代码后在当前路径下启动【以上代码可放入对应的py文件中，根据文件名启动】：
客户端终端命令：python3 tcp_client.py
服务端终端命令：python3 tcp_server.py

2.4 tcp 套接字数据传输特点

 tcp连接中当一端退出，另一端如果阻塞在recv，此时recv会立即返回一个空字串。
 tcp连接中如果一端已经不存在，仍然试图通过send发送则会产生BrokenPipeError
 一个监听套接字可以同时连接多个客户端，也能够重复被连接

2.5 网络收发缓冲区

 网络缓冲区有效的协调了消息的收发速度
 send和recv实际是向缓冲区发送接收消息，当缓冲区不为空recv就不会阻塞。

2.6 tcp粘包

代码示例：

day2/stick_send.py,stick_recv.py

原因：tcp以字节流方式传输，没有消息边界。多次发送的消息被一次接收，此时就会形成粘包。
影响：如果每次发送内容是一个独立的含义，需要接收端独立解析此时粘包会有影响。
处理方法：
- 人为的添加消息边界
- 控制发送速度

Demo【沾包】

tcp_server.py

from socket import *

# 创建TCP套接字
tcp_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) # 不写参数默认也是tcp

# 绑定地址
server_addr = ("0.0.0.0",8888)
tcp_socket.bind(server_addr)

# 设置套接字为监听套接字 （设置后表示tcp_socket可以被客户端链接）
tcp_socket.listen(5)

# 处理客户端链接
while True:
    print("等待客户端链接....")
    connfd,addr = tcp_socket.accept()
    print("客户端",addr,'链接')

    # 收发消息
    while True:
        data = connfd.recv(1024)
        if not data:
            break
        print("接收到:",data.decode())
    connfd.close() # 对应客户端已经退出

# 关闭
tcp_socket.close()

tcp_client.py

from socket import *
from time import sleep

# 服务器地址
server_addr = ('192.168.124.133',8888)

# 创建套接字
tcp_socket = socket()  # 默认值就是tcp

# 发起链接
tcp_socket.connect(server_addr)

# 循环发送消息
for i in range(5):
    # tcp_socket.send(b"12#")  # 加分割符号

    sleep(0.1) # 认为添加发送延迟
    tcp_socket.send(b"12")

# 断开链接
tcp_socket.close()

练习

将一个文件从客户端发送到服务端,要求文件类型随意.
思路：读取文件–> send发送 recv接收–> write写入

1 from socket import *
 2 import time
 3 #    读取文件--> send发送
 4 s = socket()
 5 s.connect(('127.0.0.1',8888))
 6 
 7 f = open('img.jpg','rb')
 8 
 9 # 读取内容,将其发送
10 while True:
11   data = f.read(1024)
12   if not data:
13     time.sleep(0.1)
14     s.send(b'##')
15     break
16   s.send(data)
17 
18 time.sleep(0.1)
19 s.send("发送完毕".encode())
20 
21 f.close()
22 s.close()
23 ---------------------------------------------
24 from socket import *
25 
26 s = socket()
27 s.bind(('0.0.0.0',8888))
28 s.listen(3)
29 
30 c,addr = s.accept()
31 print("Connect from",addr)
32 
33 # 以二进制写入
34 f = open('mm.jpg','wb')
35 
36 #循环接收内容,写入文件
37 while True:
38 #    recv接收--> write写入
39   data = c.recv(1024)
40   if data == b'##':
41     break
42   f.write(data)
43 
44 data = c.recv(1024)
45 print(data.decode())
46 
47 f.close()
48 c.close()
49 s.close()

二.socket套接字（UDP）

1.套接字

socket(简称套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：

它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的

例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等

套接字：实现网络编程进行数据传输的一种技术手段
Python实现套接字编程：import socket
套接字分类
- 流式套接字(SOCK_STREAM): 以字节流方式传输数据，实现tcp网络传输方案。(面向连接–tcp协议–可靠的–流式套接字)
- 数据报套接字(SOCK_DGRAM):以数据报形式传输数据，实现udp网络传输方案。(无连接–udp协议–不可靠–数据报套接字)

2.UDP套接字

2.1udp客户端与服务端总流程图

2.2服务端流程图

<1> 创建数据报套接字

sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)

<2> 绑定地址

sockfd.bind(addr)

<3> 消息收发

data,addr = sockfd.recvfrom(buffersize)

功能： 接收UDP消息
参数： 每次最多接收多少字节
返回值： data 接收到的内容
　　　　addr 消息发送方地址

n = sockfd.sendto(data,addr)

功能： 发送UDP消息
参数： data 发送的内容 bytes格式
　　　　addr 目标地址
返回值：发送的字节数

<4>关闭套接字

sockfd.close()

2.3客户端流程图

<1>创建套接字

<2>收发消息

<3>关闭套接字

Demo【UDP】

编写代码后在当前路径下启动【以上代码可放入对应的py文件中，根据文件名启动】：
客户端终端命令：python3 udp_client.py
服务端终端命令：python3 udp_server.py

三.TCP与UDP区别

传输特征
TCP提供可靠的数据传输，但是UDP则不保证传输的可靠性
TCP传输数据处理为字节流，而UDP处理为数据包形式
TCP传输需要建立连接才能进行数据传，效率相对较低，UDP比较自由，无需连接，效率较高
套接字编程区别
- 创建的套接字类型不同
- tcp套接字会有粘包，udp套接字有消息边界不会粘包
- tcp套接字依赖listen accept建立连接才能收发消息，udp套接字则不需要
- tcp套接字使用send，recv收发消息，udp套接字使用sendto，recvfrom
使用场景
- tcp更适合对准确性要求高，传输数据较大的场景
  - 文件传输：如下载电影，访问网页，上传照片
  - 邮件收发
  - 点对点数据传输：如点对点聊天，登录请求，远程访问，发红包
- udp更适合对可靠性要求没有那么高，传输方式比较自由的场景
  - 视频流的传输：如直播，视频聊天
  - 广播：如网络广播，群发消息
  - 实时传输：如游戏画面
- 在一个大型的项目中，可能既涉及到TCP网络又有UDP网络