Python 网络编程

概念

核心定义

网络编程：让不同计算机 通过网络协议实现数据通信（传输 / 接收）的编程方式 Python 提供内置库 socket（套接字）是网络编程的核心工具封装了底层网络通信细节

关键术语

IP 地址 ：计算机在网络中的唯一标识（如 192.168.1.100）分 IPv4/IPv6
端口：一台计算机上应用程序的唯一标识（范围 0~65535）1024 以下为系统保留端口
协议：通信双方约定的规则，常用 TCP 、UDP
套接字（Socket） ：网络通信的端点，相当于 "通信接口"，程序通过它收发数据

TCP 与 UDP 区别

特性	TCP（传输控制协议）	UDP（用户数据报协议）
连接方式	面向连接（先建立连接再通信）	无连接（直接发送数据）
可靠性	可靠（不丢包、不乱序、重传）	不可靠（可能丢包、无序）
速度	慢（需三次握手、确认机制）	快（无额外开销）
适用场景	文件传输、网页、邮件	视频通话、直播、游戏

socket 库核心用法

导入库

python

运行

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import socket  # Python 内置库，无需额外安装

创建套接字

固定语法，指定地址族和协议类型

python

运行

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# TCP 套接字（SOCK_STREAM）
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# UDP 套接字（SOCK_DGRAM）
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

AF_INET：使用 IPv4 地址（最常用）
SOCK_STREAM：TCP 协议；SOCK_DGRAM：UDP 协议

TCP 编程

TCP 是客户端 - 服务端（C/S） 模式必须先启动服务端再启动客户端

TCP服务端

核心步骤：创建套接字 → 绑定 IP 和端口 → 监听连接 → 接受连接 → 收发数据 → 关闭连接

python

运行

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import socket

# 1. 创建 TCP 套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 绑定 IP 和端口（空字符串代表本机所有 IP）
server_socket.bind(("", 8888))  # 端口自定义，如 8888

# 3. 开启监听（参数=最大等待连接数）
server_socket.listen(5)
print("TCP 服务端已启动，等待客户端连接...")

# 4. 接受客户端连接（阻塞：直到有客户端连接）
client_socket, client_addr = server_socket.accept()
print(f"客户端 {client_addr} 已连接")

# 5. 收发数据
while True:
    # 接收数据（1024=一次最大接收字节数）
    recv_data = client_socket.recv(1024)
    # 客户端断开连接时，recv 会返回空字节
    if not recv_data:
        print("客户端已断开连接")
        break
    # 字节转字符串（解码）
    print(f"收到客户端消息：{recv_data.decode('utf-8')}")
    
    # 发送数据（字符串转字节，编码）
    send_msg = "服务端已收到消息"
    client_socket.send(send_msg.encode("utf-8"))

# 6. 关闭套接字
client_socket.close()
server_socket.close()

TCP 客户端

核心步骤：创建套接字 → 连接服务端 → 收发数据 → 关闭连接

python

运行

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import socket

# 1. 创建 TCP 套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 2. 连接服务端（IP+端口）
server_ip = "127.0.0.1"  # 本机测试用回环地址
server_port = 8888
client_socket.connect((server_ip, server_port))

# 3. 收发数据
while True:
    # 发送数据
    send_msg = input("请输入要发送的消息：")
    client_socket.send(send_msg.encode("utf-8"))
    
    # 接收数据
    recv_data = client_socket.recv(1024)
    print(f"收到服务端消息：{recv_data.decode('utf-8')}")
    
    # 退出条件
    if send_msg == "exit":
        break

# 4. 关闭套接字
client_socket.close()

TCP 关键说明

阻塞模式 ：accept()、recv() 会阻塞程序，直到有事件触发
编码 / 解码 ：网络传输只能传字节（bytes） 字符串需用 encode() 编码，接收后用 decode() 解码
三次握手 / 四次挥手：TCP 底层自动完成，无需手动编写

UDP 编程

UDP 无连接，不需要先建立连接，服务端无需监听，直接收发数据

UDP 接收端

python

运行

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import socket

# 1. 创建 UDP 套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 2. 绑定 IP 和端口
udp_socket.bind(("", 9999))
print("UDP 接收端已启动，等待数据...")

# 3. 循环接收数据
while True:
    # 接收数据（返回：数据，发送方地址）
    recv_data, client_addr = udp_socket.recvfrom(1024)
    print(f"收到 {client_addr} 消息：{recv_data.decode('utf-8')}")
    
    # 回复数据
    send_msg = "UDP 接收成功"
    udp_socket.sendto(send_msg.encode("utf-8"), client_addr)

UDP 发送端

python

运行

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import socket

# 1. 创建 UDP 套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 2. 目标服务端地址
server_addr = ("127.0.0.1", 9999)

# 3. 发送数据
while True:
    send_msg = input("请输入消息：")
    udp_socket.sendto(send_msg.encode("utf-8"), server_addr)
    
    # 接收回复
    recv_data, _ = udp_socket.recvfrom(1024)
    print(f"收到回复：{recv_data.decode('utf-8')}")
    
    if send_msg == "exit":
        break

# 4. 关闭套接字
udp_socket.close()

UDP 关键说明

无连接：发送端直接发数据，无需 connect()
不可靠：不保证数据一定送达，适合对速度要求高的场景

常用方法总结

表格

方法	作用	适用协议
`socket.bind(addr)`	绑定 IP 和端口	TCP/UDP
`socket.listen(n)`	开启监听，设置最大等待连接数	TCP
`socket.accept()`	接受客户端连接，返回新套接字 + 地址	TCP
`socket.connect(addr)`	主动连接服务端	TCP
`socket.send(data)`	发送数据（TCP 专用）	TCP
`socket.recv(n)`	接收数据（TCP 专用）	TCP
`socket.sendto(data, addr)`	发送数据（UDP 专用，带目标地址）	UDP
`socket.recvfrom(n)`	接收数据（UDP 专用，返回数据 + 地址）	UDP
`socket.close()`	关闭套接字	TCP/UDP