快捷导航
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 50|回复: 0

TCP编程

[复制链接]

229

主题

235

帖子

1万

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
17813
发表于 2019-6-3 22:30:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
Socket是网络编程的一个抽象概念。通常我们用一个Socket表示“打开了一个网络链接”,而打开一个Socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号,再指定协议类型即可。
客户端
大多数连接都是可靠的TCP连接。创建TCP连接时,主动发起连接的叫客户端,被动响应连接的叫服务器。
举个例子,当我们在浏览器中访问新浪时,我们自己的计算机就是客户端,浏览器会主动向新浪的服务器发起连接。如果一切顺利,新浪的服务器接受了我们的连接,一个TCP连接就建立起来的,后面的通信就是发送网页内容了。
所以,我们要创建一个基于TCP连接的Socket,可以这样做:
# 导入socket库:
import socket
# 创建一个socket:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
创建Socket时,AF_INET指定使用IPv4协议,如果要用更先进的IPv6,就指定为AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议,这样,一个Socket对象就创建成功,但是还没有建立连接。
客户端要主动发起TCP连接,必须知道服务器的IP地址和端口号。新浪网站的IP地址可以用域名www.sina.com.cn自动转换到IP地址,但是怎么知道新浪服务器的端口号呢?
答案是作为服务器,提供什么样的服务,端口号就必须固定下来。由于我们想要访问网页,因此新浪提供网页服务的服务器必须把端口号固定在80端口,因为80端口是Web服务的标准端口。其他服务都有对应的标准端口号,例如SMTP服务是25端口,FTP服务是21端口,等等。端口号小于1024的是Internet标准服务的端口,端口号大于1024的,可以任意使用。
因此,我们连接新浪服务器的代码如下:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
注意参数是一个tuple,包含地址和端口号。
建立TCP连接后,我们就可以向新浪服务器发送请求,要求返回首页的内容:
# 发送数据:

s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')
TCP连接创建的是双向通道,双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发,怎么协调,要根据具体的协议来决定。例如,HTTP协议规定客户端必须先发请求给服务器,服务器收到后才发数据给客户端。
发送的文本格式必须符合HTTP标准,如果格式没问题,接下来就可以接收新浪服务器返回的数据了:
# 接收数据:

buffer = []while True:   
# 每次最多接收1k字节:   
d = s.recv(1024)   
if d:        
    buffer.append(d)   
else:      
     breakdata = b''.join(buffer)
接收数据时,调用recv(max)方法,一次最多接收指定的字节数,因此,在一个while循环中反复接收,直到recv()返回空数据,表示接收完毕,退出循环。
当我们接收完数据后,调用close()方法关闭Socket,这样,一次完整的网络通信就结束了:
# 关闭连接:

s.close()
接收到的数据包括HTTP头和网页本身,我们只需要把HTTP头和网页分离一下,把HTTP头打印出来,网页内容保存到文件:
header, html = data.split(b'\r\n\r\n', 1)

print(header.decode('utf-8'))
# 把接收的数据写入文件:
with open('sina.html', 'wb') as f:    f.write(html)

现在,只需要在浏览器中打开这个sina.html文件,就可以看到新浪的首页了。
服务器
和客户端编程相比,服务器编程就要复杂一些。
服务器进程首先要绑定一个端口并监听来自其他客户端的连接。如果某个客户端连接过来了,服务器就与该客户端建立Socket连接,随后的通信就靠这个Socket连接了。
所以,服务器会打开固定端口(比如80)监听,每来一个客户端连接,就创建该Socket连接。由于服务器会有大量来自客户端的连接,所以,服务器要能够区分一个Socket连接是和哪个客户端绑定的。一个Socket依赖4项:服务器地址、服务器端口、客户端地址、客户端端口来唯一确定一个Socket。
但是服务器还需要同时响应多个客户端的请求,所以,每个连接都需要一个新的进程或者新的线程来处理,否则,服务器一次就只能服务一个客户端了。
我们来编写一个简单的服务器程序,它接收客户端连接,把客户端发过来的字符串加上Hello再发回去。
首先,创建一个基于IPv4和TCP协议的Socket:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
然后,我们要绑定监听的地址和端口。服务器可能有多块网卡,可以绑定到某一块网卡的IP地址上,也可以用0.0.0.0绑定到所有的网络地址,还可以用127.0.0.1绑定到本机地址。127.0.0.1是一个特殊的IP地址,表示本机地址,如果绑定到这个地址,客户端必须同时在本机运行才能连接,也就是说,外部的计算机无法连接进来。
端口号需要预先指定。因为我们写的这个服务不是标准服务,所以用9999这个端口号。请注意,小于1024的端口号必须要有管理员权限才能绑定:
# 监听端口:

s.bind(('127.0.0.1', 9999))
紧接着,调用listen()方法开始监听端口,传入的参数指定等待连接的最大数量:
s.listen(5)

print('Waiting for connection...')
接下来,服务器程序通过一个永久循环来接受来自客户端的连接,accept()会等待并返回一个客户端的连接:
while True:   

# 接受一个新连接:   
sock, addr = s.accept()   
# 创建新线程来处理TCP连接:   
t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))   
t.start()
每个连接都必须创建新线程(或进程)来处理,否则,单线程在处理连接的过程中,无法接受其他客户端的连接:
def tcplink(sock, addr):   

    print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)   
    sock.send(b'Welcome!')   
    while True:        
       data = sock.recv(1024)      
       time.sleep(1)      
       if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':            
           break        sock.send(('Hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))   
       sock.close()   
       print('Connection from %s:%s closed.' % addr)
连接建立后,服务器首先发一条欢迎消息,然后等待客户端数据,并加上Hello再发送给客户端。如果客户端发送了exit字符串,就直接关闭连接。
要测试这个服务器程序,我们还需要编写一个客户端程序:
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()
我们需要打开两个命令行窗口,一个运行服务器程序,另一个运行客户端程序,就可以看到效果了:
1559572463(1).png
需要注意的是,客户端程序运行完毕就退出了,而服务器程序会永远运行下去,必须按Ctrl+C退出程序。
小结
用TCP协议进行Socket编程在Python中十分简单,对于客户端,要主动连接服务器的IP和指定端口,对于服务器,要首先监听指定端口,然后,对每一个新的连接,创建一个线程或进程来处理。通常,服务器程序会无限运行下去。
同一个端口,被一个Socket绑定了以后,就不能被别的Socket绑定了。
参考源码
读后有收获可以请作者喝咖啡,读后有疑问请加群讨论:


1559558113(1).png



回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

Archiver|手机版|小黑屋|创客大学堂

GMT+8, 2019-9-23 08:23 , Processed in 0.301017 second(s), 26 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表