深入Python中的網(wǎng)絡(luò)通信

作者：小sen 2020-11-12 08:52:16

計算機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備兩情侶要談戀愛，相互通信，那么雙方就必須有規(guī)則。基于相同的方法，不同的硬件、操作系統(tǒng)之間的通信，都需要一種規(guī)則。而我們就把這種規(guī)則稱為協(xié)議(protocol)。

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TCP/IP

TCP/IP 是互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)各類協(xié)議族的總稱。TCP/IP是指TCP和IP這兩種協(xié)議。TCP/IP是在IP協(xié)議的通信過程中，使用到的協(xié)議族的統(tǒng)稱。

TCP/IP協(xié)議族按層次分別為應(yīng)用層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層。可以按照不同的模型分4層或者是7層。

將TCP/IP分為5層，越靠下越接近硬件。

應(yīng)用層：應(yīng)用程序收到傳輸層的數(shù)據(jù)后，接下來就是要進行解讀，解讀必須要先規(guī)定好格式，而應(yīng)用層就是規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式，主要協(xié)議有HTTP等。

傳輸層：該層為兩臺主機上的應(yīng)用程序提供端到端的通信，傳輸層有兩個傳輸協(xié)議為TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)，TCP是一個可靠的面向連接的協(xié)議，UDP是不可靠或者說無連接的協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)層：決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方到接收方，是建立主機到主機的通信。

數(shù)據(jù)鏈路層：控制網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間的通信，主要功能是保證物理線路上進行可靠的數(shù)據(jù)傳遞。

物理層：該層負責(zé)物理傳輸，與鏈路有關(guān)，也與傳輸?shù)慕橘|(zhì)有關(guān)。

客戶端和服務(wù)器具體的

HTTP

圖片出自《圖解HTTP》書籍

三次握手，四次揮手

TCP三次握手，四次揮手，Runsen也不會怎么說，就把網(wǎng)上最通俗的圖放在下面了，還是別看我很牛逼，牛逼的是做圖的大佬。

三次握手

四次揮手

圖片出自公眾號(程序員小小溪)，更多的名詞和概念查找參考公眾號程序員小小溪的文章~[1]

Socket

網(wǎng)絡(luò)編程有一個重要的概念 socket(套接字)，應(yīng)用程序可以通過它發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，套接字允許應(yīng)用程序?qū)?I/O 插入到網(wǎng)絡(luò)中，并與網(wǎng)絡(luò)中的其他應(yīng)用程序進行通信。

我是來偷窺Python中的網(wǎng)絡(luò)通信Socket，不小心偷窺到了一個非常不錯的Socket好圖

將上面的圖片整理步驟

1.建立連接：

服務(wù)器：socket--->address--->bind--->listen--->accept
客戶端：socket--->connect

2.通信：收一發(fā)：recv(1024)<---send(byte)/sendall(byte)

3.關(guān)閉連接：close()

實現(xiàn)簡單的通訊程序

服務(wù)端，server.py

#導(dǎo)入socket模塊 
import socket 
#創(chuàng)建套接字 或使用server = socket.socket() 
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 
#定義綁定的ip和端口，用元組定義 
ip_port = ('127.0.0.1', 8888) 
#綁定監(jiān)聽:bind(address),在AF_INET下,以元組（ip,port）的形式表示地址 
server.bind(ip_port) 
#設(shè)置最大連接數(shù)，默認為1 
server.listen(5) 
#不斷接受連接：one by one 
while True: 
    print("等待數(shù)據(jù)連接中……") 
    #接受客服端數(shù)據(jù)請求 
    conn, address = server.accept() 
    ''' 
    向客服端返回信息 
    (注意：python3.x以上，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送接收都是byte類型， 
    發(fā)送接收String類型數(shù)據(jù)時需要對數(shù)據(jù)進行編碼(發(fā)送：messages.enconde()；接收后轉(zhuǎn)為String類型:messages.deconde())，pyhon2.x則直接發(fā)送數(shù)據(jù)無須編碼) 
    ''' 
    messages = "連接成功！" 
    conn.send(messages.encode()) 
    #計數(shù)信息條數(shù) 
    count = 0 
    #一個連接中，不斷的接受客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù) 
    while True: 
        data = conn.recv(1024) 
        #打印客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)信息 
        print(data.decode()) 
        #判斷是否退出當(dāng)前連接,等在下一個連接 
        if data == b'exit': 
          break 
        #處理客戶端數(shù)據(jù)（如：響應(yīng)請求等） 
        count = count + 1 
        string = "第" + str(count) + "條信息：" + data.decode() 
        conn.send(string.encode()) 
        #主動關(guān)閉連接 
    conn.close()

客戶端，client.py

import socket 
 
#創(chuàng)建套接字 
client = socket.socket() 
#訪問的服務(wù)器的ip和端口，用元組定義 
ip_port = ("127.0.0.1", 8888) 
#連接服務(wù)器主機 
client.connect(ip_port) 
#同一鏈接中，不斷向服務(wù)器發(fā)生數(shù)據(jù)或請求 
while True: 
    #接收服務(wù)器發(fā)送或響應(yīng)的數(shù)據(jù) 
    data = client.recv(1024) 
    #打印接收的數(shù)據(jù)；python3.x以上數(shù)據(jù)要編碼(發(fā)送：data.enconde()；接收后轉(zhuǎn)為String類型:data.deconde()) 
    print(data.decode()) 
    messages = input("請輸入發(fā)生或請求的數(shù)據(jù)(exit退出)：") 
    client.send(messages.encode()) 
    if messages == 'exit': 
        break 
    ''' 
    #接收服務(wù)器發(fā)送或響應(yīng)的數(shù)據(jù) 
    data = client.recv(1024) 
    #打印接收的數(shù)據(jù)；python3.x以上數(shù)據(jù)要編碼，發(fā)送enconde()；接收deconde() 
    print(data.decode()) 
    ''' 
#關(guān)閉連接 
client.close()

具體效果如下圖所示。

多線程通信TCP服務(wù)器與多個TCP客戶端同時進行連續(xù)通信，只需要通過threading創(chuàng)建多線程任務(wù)handle_client就可以了。

import socket 
import threading 
import random 
 
 
def handle_client(): 
    # 接受客戶端請求鏈接 
    client, address = server.accept() 
    print("[*] Accept connection from: %s:%d" % (address[0], address[1])) 
    messages = "Hello World!" 
    client.send(messages.encode()) 
    # 連續(xù)與當(dāng)前連接的客戶端通信 
    while True: 
        # 接受客戶端數(shù)據(jù) 
        request = (client.recv(1024)).decode() 
        # 判斷是否結(jié)束通信 
        if request == 'exit': 
            break 
        print("[*] Received from %s:%d : %s" % (address[0], address[1], request)) 
        # 發(fā)送響應(yīng)信息給客戶端 
        client.send((str(random.randint(1, 1000)) + "：" + "ACK!").encode()) 
    # 關(guān)閉當(dāng)前連接 
    client.close() 
 
 
if __name__ == "__main__": 
    # 創(chuàng)建套接字 
    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 
    # 定義綁定ip和端口 
    ip = '127.0.0.1' 
    port = 8888 
    # 綁定監(jiān)聽 
    server.bind((ip, port)) 
    # 設(shè)置最大連接數(shù)，默認為1 
    server.listen(5) 
    print("[*] Listening on %s:%d" % (ip, port)) 
    # 循環(huán)開啟線程，接受多個客戶端的鏈接通信 
    while True: 
        # 創(chuàng)建一個線程 
        client_handler = threading.Thread(target=handle_client) 
        # 開啟線程 
        client_handler.start()

python3.x以上，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)messages的發(fā)送接收都是byte類型，若要發(fā)送接收String類型數(shù)據(jù)時需要通過messages.enconde()對數(shù)據(jù)進行編碼，接收后通過messages.deconde()轉(zhuǎn)為String類型。pyhon2.x則直接發(fā)送數(shù)據(jù)無須編碼。

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Reference
[1] 參考公眾號程序員小小溪的文章:
https://mp.weixin.qq.com/s/KK1dnNoHrbjMyuhQptaBAQ

[2] 傳送門~:
https://github.com/MaoliRUNsen/runsenlearnpy100

責(zé)任編輯：姜華來源： Python之王

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