Python学习笔记--网络编程, socket

简介：

        百度百科上介绍说：Socket原意是 “插座”，可以看成是在两个程序进行通讯连接中的端点，是连接应用程序和网络驱动程序的桥梁。Socket在应用程序中创建，通过绑定与网络驱动建立关系。套接字，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。

        个人的理解：假设有一个有两个门的房间，这两个门都有各自的钥匙，且一个是面向服务器(server)的，另一个是面向客户(client)的，当服务器与客户分别拿到这两把钥匙时，二者就可以通过这个房间交换信息了。这对钥匙就相当于是一对socket，网络通路相当于是房间，但因为网络通路并不是只有一条，相当于存在无数个这样的房子，所以就有无数对这样的钥匙，这时每个socket应该有些信息来标注自己的身份，不然分不清了，与人们一般选择不同形状的钥匙一个道理。具体实现中socket使用了三种手段一起来为自己标注：一种是网络传输协议的种类(TCP or UDP)，然后是对方的IP地址，最后是对方（客户端）或自己（服务器端）的端口号Port. 一旦服务器端与客户端的socket能配对上，则二者就可以通信了。

        这里简单说下TCP与UDP。TCP即传输控制协议(Transmission Control Protocol)，是一种流套接字，是面向连接的，在通信之前，要建立并维持一条连接，直到通信结束，这种方式叫做“虚电路”，是一种可靠数据传输方式，通过握手机制保证数据传输的准确性。UDP即用户数据报协议(User Datagram Protocol)，不需要在通信前提前建立一条连接，而在确定了合适大小的报文大小后，直接把数据放到网上，通过路由控制协议向目的地传输，不保证数据传输的正确性与顺序，速度比TCP快好多，广泛应用于视频音频等即时通信服务中。

        Python中使用socket模块进行client/server 网络编程。基于网络的socket有一个自己的address family name: AF_INET. socket模块可以选择TCP/UDP，目的地地址与端口，并有相关数据传输与接收函数。

实例：

由于是在同一台电脑上运行，所以开了两个Python: Python3.3(for server), Python3.2(for client)

TCP-服务器端：

from socket import*from time import ctimeHOST='' #空表示可以接收多有有效ip地址的连接请求，bind()函数可以绑定在所有有效的ip地址上PORT=8080 #随机选的一个端口号，必须大于1024BUFSIZ=1024 #每次读取的数据量ADDR=(HOST,PORT) #HOST与PORT共同组成了ADDRtcpSerSock=socket(AF_INET, SOCK_STREAM) #创建了一个基于网络的、使用TCP的socket。AF_INET表示是基于网络的socket编程，SOCK_STREAM表示是TCP通信tcpSerSock.bind(ADDR) #socket与ADDR绑定到一起，表示socket可以在这个PORT上接收HOST处的连接请求。还需要开始监听tcpSerSock.listen(5) #开始监听，5表示同时最多可以有5个连接进来。开始等待连接到来while True: #表示一直等待    print("waiting for connecting...")    (tcpCliSock,addr)=tcpSerSock.accept() #如果有连接进来，则生成一个新的socket: tcpCliSock，并得到源的地址    print('...connected from: ',addr)    while True: #开始接收数据，并处理        data=tcpCliSock.recv(BUFSIZ).decode('utf8') #接收数据，并转化成utf-8格式，原始的是bytes格式        if not data: #如果没有数据了，则跳出while循环，等待下一次连接到来            break;        print('[%s] %s'%(ctime(),data)) #向shell输出，增加了当前的时间        tcpCliSock.send(('[%s] %s'%(ctime(),data)).encode('utf8')) #将数据转换成bytes型，再send回去    tcpCliSock.close() #关闭tcpCliSock，一次通信在服务器端的工作完成，继续等待下一次连接的到来tcpSerSock.close() #不会被执行到，可以加个try-except进去，让程序更友好

TCP-客户端：

from socket import*HOST='localhost' #由于是在同一台电脑上，所以可以写localhost，如果是在两台电脑上，则这儿要写server的ip地址PORT=8080BUFSIZ=1024ADDR=(HOST,PORT) #服务器的ADDRtcpCliSock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)tcpCliSock.connect(ADDR) #连接到服务器，成功后，服务器端输出'...coonnected from...'while True:    data=input('> ').encode('utf8')    if not data: #直接敲回车，则跳出while循环        break;    tcpCliSock.send(data)     data=tcpCliSock.recv(BUFSIZ)     if not data:        break;    print(data.decode('utf8'))tcpCliSock.close()

        服务器端将bytes格式转换成utf-8格式，而客户端不需要的原因是，客户端没有对数据进行处理，直接输出；而服务器端在原数据基础上增加了当前的时间，所以转换成uft-8格式，便于处理。utf-8是unicode，可以处理汉语。

TCP-通信结果：

>>> waiting for connecting... #先运行服务器，等待客户端的运行...connected from:  ('127.0.0.1', 53808) #当客户端运行，则出现这一行，同时客户端出现'> '[Wed Aug 14 20:50:19 2013] Python编程 #输出处理后的结果waiting for connecting... #一轮通信完成，等待下一轮的到来>>> > Python编程 #向服务器端发送数据：'Python编程'[Wed Aug 14 20:50:19 2013] Python编程 #得到服务器端的反馈>  #结束>>> 

UDP-服务器端：（与TCP大同小异）

from socket import *from time import ctimeHOST=''PORT=8080BUFSIZ=1024ADDR=(HOST,PORT)udpSerSock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #SOCK_DGRAM表示是UDP通信udpSerSock.bind(ADDR) #绑定到ADDR，由于没有'虚电路'，无连接，所以不需要listen，只是被动等待数据到来while True: #被动等待数据到来    print('waiting for message...')    (data,addr)=udpSerSock.recvfrom(BUFSIZ) #当有数据到来时，得到data与源addr。注意这里不能产生一个新的socket，因为UDP是无连接的    data=data.decode('utf8') #bytes转换成utf-8    udpSerSock.sendto(('[%s] %s'%(ctime(),data)).encode('utf8'),addr) #传输处理后的数据，需要写addr，仍然因为是无连接    print('...received from and returned to:',addr)udpSerSock.close()

UDP-客户端：

from socket import*HOST='localhost'PORT=8080BUFSIZ=1024ADDR=(HOST,PORT)udpCliSock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) #SOCK_DGRAM表示UDP通信while True:    data=input('> ').encode('utf8')    if not data:        break;    udpCliSock.sendto(data,ADDR)    (data,ADDR)=udpCliSock.recvfrom(BUFSIZ) #可以得到ADDR    if not data:        break;    print(data.decode('utf8'))udpCliSock.close()

UDP-通信结果：

>>> waiting for message......received from and returned to: ('127.0.0.1', 56259)waiting for message...>>> > Python编程[Wed Aug 14 20:53:39 2013] Python编程> >>>