Python 网络编程

什么是网络？

网络就是一种辅助双方或者多方能够连接在一起，然后可以进行数据传递的工具。 就是为了联通多方然后进行通信用的，即把数据从一方传递给另外一方，为了让在不同的电脑上运行的软件，之间能够互相传递数据，就需要借助网络的功能。

IP地址：用来在网络中标记一台电脑，比如 192.168.1.1 ，在本地局域网上是唯一的。

不同电脑上的进程之间如何通信？

首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！

在1台电脑上可以通过进程号 PID 来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。

其实 TCP/IP 协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的 ip地址 可以唯一标识网络中的主机

而传输层的 协议+端口 可以唯一标识主机中的应用进程（进程）。

这样利用 ip地址，协议，端口 就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

什么是Socket?

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。

socket()函数

了解了网络，那在Python中我们是如何进行网络编程呢？其实很简单，在Python 中，我们用 socket 模块中socket() 函数 来创建套接字，语法格式如下：

import socket
socket.socket(family, type, proto)

参数：

• family: 套接字家族可以是 AF_UNIX （同一台机器进程间通信） 或者 AF_INET （Internet 进程间通信）
• type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM (流式套接字，主要用于 TCP 协议) 或SOCK_DGRAM （数据报套接字，主要用于 UDP 协议）
• protocol: 一般不填默认为 0

创建 Socket（套接字）

套接字使用流程 与 文件的使用流程很类似

• 创建套接字
• 使用套接字收/发数据
• 关闭套接字

TCP Socket（TCP 套接字）

import scoket
# 创建TCP套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 套接字功能的使用
# 此处省略...
s.close()

UDP Socket（UDP套接字）

import scoket
# 创建UDP套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 套接字功能的使用
# 此处省略...
s.close()

Socket套接字对象方法

套接字对象方法，除了 makefile()，其他都与套接字专用的 Unix 系统调用相对应。

更多详情可去 Python官方文档 https://docs.python.org/zh-cn/3/library/socket.html?highlight=socket#socket-objects 查阅。

Socket 小案例

UDP聊天器

import socket
def send_msg(udp_socket):
    """获取键盘数据，并将其发送给对方"""
    # 1. 从键盘输入数据
    msg = input("\n请输入要发送的数据:")
    # 2. 输入对方的ip地址
    dest_ip = input("\n请输入对方的ip地址:")
    # 3. 输入对方的port
    dest_port = int(input("\n请输入对方的port:"))
    # 4. 发送数据
    udp_socket.sendto(msg.encode("utf-8"), (dest_ip, dest_port))
def recv_msg(udp_socket):
    """接收数据并显示"""
    # 1. 接收数据
    recv_msg = udp_socket.recvfrom(1024)
    # 2. 解码
    recv_ip = recv_msg[1]
    recv_msg = recv_msg[0].decode("utf-8")
    # 3. 显示接收到的数据
    print(">>>%s:%s" % (str(recv_ip), recv_msg))
def main():
    # 1. 创建套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 2. 绑定本地信息
    udp_socket.bind(("localhost", 7890))
    while True:
        # 3. 选择功能
        print("="*30)
        print("1:发送消息")
        print("2:接收消息")
        print("="*30)
        op_num = input("请输入要操作的功能序号:")
        # 4. 根据选择调用相应的函数
        if op_num == "1":
            send_msg(udp_socket)
        elif op_num == "2":
            recv_msg(udp_socket)
        else:
            print("输入有误，请重新输入...")
if __name__ == "__main__":
    main()

运行结果如下：

==============================
1:发送消息
2:接收消息
==============================
请输入要操作的功能序号:1
请输入要发送的数据:123
请输入对方的ip地址:10.73.30.48
请输入对方的port:7890
==============================
1:发送消息
2:接收消息
==============================
请输入要操作的功能序号:2
>>>('10.73.30.48', 7890):123
==============================
1:发送消息
2:接收消息
==============================

文件下载器

服务端 代码如下:

import sys
from socket import *
def get_file_content(file_name):
    """获取文件的内容"""
    try:
        with open(file_name, "rb") as f:
            content = f.read()
        return content
    except:
        print("没有下载的文件:%s" % file_name)
def main():
    if len(sys.argv) != 2:
        print("请按照如下方式运行：python3 xxx.py 7890")
        return
    else:
        # 运行方式为python3 xxx.py 7890
        port = int(sys.argv[1])
    # 创建socket
    tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    # 绑定本地信息 ''空制字符串代表lockhost本地主机
    address = ('', port)
    tcp_server_socket.bind(address)
    # 将主动套接字变为被动套接字
    tcp_server_socket.listen(128)
    while True:
        # 等待客户端的链接，即为这个客户端发送文件
        client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
        # 接收对方发送过来的数据
        recv_data = client_socket.recv(1024)  # 接收1024个字节
        file_name = recv_data.decode("utf-8")
        print("对方请求下载的文件名为:%s" % file_name)
        file_content = get_file_content(file_name)
        # 发送文件的数据给客户端
        # 因为获取打开文件时是以rb方式打开，所以file_content中的数据已经是二进制的格式，
        # 因此不需要encode编码
        if file_content:
            client_socket.send(file_content)
        # 关闭这个套接字
        client_socket.close()
    # 关闭监听套接字
    tcp_server_socket.close()
if __name__ == "__main__":
    main()

客户端 代码如下:

from socket import *
def main():
    # 创建socket
    tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    # 目的信息
    server_ip = input("请输入服务器ip:")
    server_port = int(input("请输入服务器port:"))
    # 链接服务器
    tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))
    # 输入需要下载的文件名
    file_name = input("请输入要下载的文件名：")
    # 发送文件下载请求
    tcp_client_socket.send(file_name.encode("utf-8"))
    # 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节（1K）
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    # print('接收到的数据为:', recv_data.decode('utf-8'))
    # 如果接收到数据再创建文件，否则不创建
    if recv_data:
        with open("[接收]"+file_name, "wb") as f:
            f.write(recv_data)
    # 关闭套接字
    tcp_client_socket.close()
if __name__ == "__main__":
    main()

• python 文件下载器服务端.py 7890 开启服务端
• python 文件下载器客户端.py 开启客户端

运行图如下：

Python Internet 模块

以下列出了 Python 网络编程的一些协议的重要模块：

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大自然用数百亿年创造出我们现实世界，而程序员用几百年创造出一个完全不同的虚拟世界。我们用键盘敲出一砖一瓦，用大脑构建一切。人们把1000视为权威，我们反其道行之，捍卫1024的地位。我们不是键盘侠，我们只是平凡世界中不凡的缔造者 。