python网络编程

528302025-05-31 4:08

目录

1：网络基础

1.1：TCP协议

1.2：UDP协议

1.3：socket简介

2：TCP编程

2.1：TCP客户端示例

2.2：TCP服务器示例

3：UDP编程

3.1：UDP客户端示例

3.2：UDP服务器示例

4：小案例：简易聊天应用

4.1：TCP聊天服务器

4.2：TCP聊天客户端

1：网络基础

网络编程是指通过计算机网络进行信息交换与通信的技术。网络通信依赖于网络协议，网络协议规定了数据传输的格式、方法以及数据交互的规则。在计算机网络中，最常见的两种通信协议是 TCP 和 UDP。

1.1：TCP协议

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的协议，提供可靠的、按顺序到达的通信服务。TCP 协议通过三次握手建立连接，并通过四次挥手断开连接。其主要特点如下：

面向连接：通信前需建立连接（三次握手），结束后释放连接（四次挥手）。

可靠传输：通过确认、重传、流量控制和拥塞控制确保数据无差错、不丢失、不重复且有序。

全双工通信：支持双向数据传输。

字节流传输：数据被视为无结构的字节流，无固定边界。

1.2：UDP协议

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的协议，它的主要特点是简单、快速，但不保证数据的可靠性和顺序。UDP 协议的主要特点如下：

无连接：无需建立连接，直接发送数据。

不可靠传输：不保证数据到达、顺序或完整性，无重传机制。

高效：首部开销小（8字节），传输速度快。

面向报文：保留数据边界，每次发送一个完整报文。

1.3：socket简介

  • 定义：Socket是应用层与传输层之间的抽象接口，提供网络通信的编程接口。

  • 作用：实现不同主机或同一主机上的进程间通信。

  • 类型：

    • 流式Socket（SOCK_STREAM）：基于TCP，可靠、面向连接。

    • 数据报Socket（SOCK_DGRAM）：基于UDP，无连接、不可靠。

    • 原始Socket（SOCK_RAW） ：直接访问底层协议（如IP、ICMP）。

  • 工作流程（以TCP为例）：

    1. 服务端 ：创建Socket → 绑定IP和端口（bind）→ 监听（listen）→ 接受连接（accept）。

    2. 客户端 ：创建Socket → 连接服务端（connect）。

    3. 数据传输 ：双方通过send/recv通信。

    4. 关闭连接 ：调用close释放资源。

2：TCP编程

2.1：TCP客户端示例

cpp 复制代码 
import socket

def tcp_client():
    # 创建一个TCP客户端socket
    # AF_INET表示IPv4协议，SOCK_STREAM表示TCP协议
    client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 连接到服务器（IP和端口）
    client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345))

    # 发送数据
    message = 'Hello, Server'
    client_socket.send (message.encode ('utf-8')) # 发送数据时需要进行编码

    #接收服务器响应
    response = client_socket.recv (1024) # 接收最多 1024 字节的数据
    print ('Received from server:', response.decode ('utf-8')) # 接收到的数据需要解码

    #关闭连接
    client_socket.close()

if name == 'main':
    tcp_client()

代码解析：

  • socket.socket (socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)：创建一个 TCP 客户端 Socket，使用 IPv4 地址族（AF_INET）和 TCP 协议（SOCK_STREAM）。
  • client_socket.connect (('127.0.0.1', 12345))：通过 IP 地址和端口连接到服务器。
  • client_socket.send ()：将数据发送到服务器，数据需要进行编码（encode ('utf-8')）。
  • client_socket.recv ()：接收来自服务器的数据，最多接收 1024 字节。
  • client_socket.close ()：关闭客户端 Socket 连接。

2.2：TCP服务器示例

cpp 复制代码 
import socket

def tcp_server():
    #创建一个 TCP 服务器 socket
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    #绑定服务器地址和端口
    server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))
    
    #开始监听连接，最大连接数为 5
    server_socket.listen(5)
    print('Server is listening...')

    while True:
        #接受客户端连接
        client_socket, client_address = server_socket.accept()
        print(f'Connection from {client_address}')

        #接收客户端消息
        message = client_socket.recv(1024)
        print(f'Received message: {message.decode("utf-8")}')

        #发送响应
        client_socket.send (b'Hello, Client') # 发送响应数据，需要编码成字节形式

        #关闭连接
        client_socket.close()

if name == 'main':
    tcp_server()

代码解析：

  • server_socket.bind (('127.0.0.1', 12345)): 绑定服务器的 IP 地址和端口。
  • server_socket.listen (5): 开始监听连接，最大连接数为 5。
  • server_socket.accept (): 接受客户端连接。
  • client_socket.recv (1024): 接收客户端消息。
  • client_socket.send (b'Hello, Client'): 向客户端发送响应消息。
  • client_socket.close (): 关闭与客户端的连接。

3：UDP编程

3.1：UDP客户端示例

cpp 复制代码 
import socket

def udp_client():
    # 创建UDP客户端socket
    client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 发送数据
    message = 'Hello, UDP Server'
    client_socket.sendto(message.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 12345))  # 发送数据并指定目标地址

    # 接收服务器响应
    response, server_address = client_socket.recvfrom(1024)  # 接收数据和服务器地址
    print('Received from server:', response.decode('utf-8'))

    # 关闭socket
    client_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    udp_client()

代码解析：

  • socket.socket (socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM): 创建 UDP 客户端 Socket。
  • client_socket.sendto (): 发送数据到指定的目标地址和端口。
  • client_socket.recvfrom (): 接收来自服务器的响应，返回接收到的数据和服务器地址。

3.2：UDP服务器示例

cpp 复制代码 
import socket

def udp_server():
    # 创建UDP服务器socket
    server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 绑定服务器地址和端口
    server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))
    print('Server is listening...')

    while True:
        # 接收客户端消息
        message, client_address = server_socket.recvfrom(1024)  # 接收数据和客户端地址
        print(f'Received message: {message.decode("utf-8")}')

        # 发送响应
        server_socket.sendto(b'Hello, UDP Client', client_address)  # 向客户端发送响应

if __name__ == '__main__':
    udp_server()

代码解析：

  • server_socket.bind (('127.0.0.1', 12345)): 绑定服务器的 IP 地址和端口。
  • server_socket.recvfrom (1024): 接收来自客户端的数据，并返回数据和客户端地址。
  • server_socket.sendto (): 向指定客户端地址发送响应数据。

4：小案例：简易聊天应用

4.1：TCP聊天服务器

101(服务器):

cpp 复制代码 
vim server.com
import socket		#导入模块

host='192.168.10.101'		#定义监听内容
port=12345

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#socket.AF_INET网络层协议
#socket.SOCK_STREAM传输层协议
s.bind((host,port))

s.listen(1)

sock,addr=s.accept()

print('建立连接成功')

info=sock.recv(1024).decode()

while info !='bye':
	if info:
		print('收到的信息是：'+info)
		send_data=input('请输入你要发送的信息：')
		send_data=str(send_data)
		sock.send(send_data.encode())
		if send_data=='bye':
			break
	info=sock.recv(1024).decode()
sock.close()
s.close()

#运行server.py
python3 server.py

4.2：TCP聊天客户端

102(客户端):

cpp 复制代码 
vim client.py
s=socket.socket()

host='192.168.10.101'		#定义监听内容
port=12345

s.connect((host,port))

print('已经建立连接')

info=''
while info !='bye':
	send_data=input('请输入你要发送的信息：')
	
	send_data=str(send_data)
	s.send(send_data.encode())
	if send_data=='bye':
		break
	info=s.recv(1024).decode()
	print('收到的信息是：'+info)
s.close()

#先运行server.py
python3 server.py
#再运行client.py
python3 client.py
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