Python?基于TCP?傳輸協(xié)議的網絡通信實現(xiàn)方法
1、基礎概念
什么是網絡編程?
指在網絡環(huán)境中,如何實現(xiàn)不在同一物理位置中的計算機之間進行數(shù)據(jù)通信
如果要保證數(shù)據(jù)通信順利完成,則需要先了解如下幾個概念:
1.1 協(xié)議
不同計算機內的進程之間進行數(shù)據(jù)通信時,需要先對數(shù)據(jù)進行封裝或打包后方可以進行傳輸。所謂協(xié)議指通信雙方需要共同遵守的數(shù)據(jù)打包格式。
如同現(xiàn)實世界里郵寄商品一樣:
- 商品相當于要傳送給對方的數(shù)據(jù):在傳輸之前,需要商品擁有者對商品進行打包,并在打包時填寫上收件人地址、收什人姓名、發(fā)件人地址……這是第一次封裝,在此次封裝過程中遵守的打包格式是由商品打包者完成,這層打包標準可稱為應用層標準或應用層協(xié)議。
- 包裹會被物流公司收納,物流公司每天會收到需要發(fā)送至全國各地的包裹,所以,需要再次進行分檢,把發(fā)送至同一個地區(qū)的包裹收納在一起,并再次進行打包,并按相應的標準進行信息填寫。可認為第二次打包的標準是郵局標準或郵局協(xié)議.
- 郵局打包后的包裹會發(fā)送至相關的運輸部門,運輸部門會把從不同郵局收集來的包裹按目的地進行歸類打包,再選擇不同運輸工具進行傳輸,可選擇飛機、貨車、火車……這次打包協(xié)議可稱為傳輸層協(xié)議。
協(xié)議是保證數(shù)據(jù)能被正確傳輸出去的第一操作要素,互聯(lián)網上所遵守的協(xié)議規(guī)范稱為 TCP/IP 協(xié)議。
1.2 IP 地址
在網絡環(huán)境中,需要為每一臺計算機指定一個地址,這個地址叫 IP 地址,其實 IP 地址是一個邏輯地址,而每一臺計算機還有一個物理地址,便是網卡上的 MAC 地址。
IP 地址和 MAC 地址的區(qū)別?
MAC 地址相當于你我的身份證號碼,是固定、不變的。IP 地址相當于你我現(xiàn)在處于的落腳地址.有的人在一年之內,可能會在不同城市工作,也就意味著邏輯地址是可以有多個的。
1.3 端口
一臺計算機上可以安裝多款網絡軟件,如QQ、瀏覽器、網絡游戲……
操作系統(tǒng)如何區(qū)分同一時刻自于網絡的多個數(shù)據(jù)應該交給哪一個軟件處理?
端口相當于操作系統(tǒng)為每一個網絡軟件分配的一個門牌標識符號,用來把從網絡上輸入進來的多數(shù)據(jù)流正確的分流到對應的進程。
當一臺計算機向另一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時:
- 首先對數(shù)據(jù)按協(xié)議格式進行打包
- 另需要知道對方計算機的地址且還要知道對應進程所監(jiān)聽的端口號.IP+端口號也稱為套接字,或叫socket
有點類似于拜訪朋友時:
先封裝一個禮物盒
然后根據(jù)朋友告訴自己的地址和門牌號前去拜訪
2、TCP 網絡編程實現(xiàn)
TCP 是一種傳輸層協(xié)議,是可靠的面向連接的傳輸層協(xié)議.
2.1 服務器端編程
定義一個函數(shù)用來進行具體的數(shù)據(jù)交互,由子線程調用.
import socket # socket 模塊 import time #時間模塊 import threading #線程模塊 def session(sock, addr): print('歡迎新 %s:%s...' % addr) sock.send(b'Welcome!') while True: data = sock.recv(1024) time.sleep(1) # 解碼數(shù)據(jù) if not data or data.decode('utf-8') == 'exit': break sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8')) sock.close() print('來自于 %s:%s 連接被關閉.' % addr)
創(chuàng)建 socket 監(jiān)聽對象:
#創(chuàng)建 TCP socket server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #監(jiān)聽端口 server.bind(('127.0.0.1',1234)) server.listen(5) print('服務器正在等待客戶的連接……')
建立服務監(jiān)聽套接字,需要指定服務類型:
socket.AF_UNIX | 只能夠用于單一的Unix系統(tǒng)進程間通信 |
socket.AF_INET | 服務器之間網絡通信 |
socket.AF_INET6 | IPv6 |
socket.SOCK_STREAM | 流式socket , for TCP |
socket.SOCK_DGRAM | 數(shù)據(jù)報式socket , for UDP |
socket.SOCK_RAW | 原始套接字,普通的套接字無法處理ICMP、IGMP等網絡報文,而SOCK_RAW可以;其次,SOCK_RAW也可以處理特殊的IPv4報文;此外,利用原始套接字,可以通過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭。 |
socket.SOCK_SEQPACKET | 可靠的連續(xù)數(shù)據(jù)包服務 |
while True: # 接受一個新連接: sock, addr = s.accept() # 創(chuàng)建新線程來處理TCP連接: t = threading.Thread(target=session, args=(sock, addr)) t.start()
當有客戶連接后,啟動線程完成具體的數(shù)據(jù)處理.
2.2 客戶端編程
客戶端代碼相對而言較簡單.
import socket client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 建立連接: client.connect(('127.0.0.1', 1234)) # 接收歡迎消息: print(client.recv(1024).decode('utf-8')) for data in [b'Rose', b'Think', b'Babala']: # 發(fā)送數(shù)據(jù): s.send(data) print(s.recv(1024).decode('utf-8')) s.send(b'exit') s.close()
測試結果 :
服務器端
客戶端:
3 總結
Python 提供了相關的模塊,封裝了底層的具體代碼邏輯,對于開發(fā)者而言,只需要按流程按部就班就可以,如果需要更好的理解整個網絡通信的過程,則需要了解相關的網絡知識.
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