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网络协议概述，ip协议，TCP协议，udp协议，二者区别，python中用socket类实现网络通信程序的编写（服务器套接字实现TCP编程，UDP编程）

news 来源：原创 2024/9/20 8:01:22

七层协议

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① ip协议

②TCP协议

TCP协议面向连接的，可靠的协议，有三次握手来保证可靠性
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③ udp协议
不一定可以保证数据发过去，像发短信一样，对方不一定在线，号码也不一定对

TCP,UDP之间存在一些区别：

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端口号是什么？

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在python中如何实现网络通信程序的编写？

用socket类：用来描述IP地址和端口号

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TCP编程

包括

①TCP服务器端编程
②客户端编程
启动时先启动服务器端，开始等待监听，再启动客户端，需要注意在python文件创建时候两个文件需要写在不同的项目里

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①TCP服务器端编程（接受数据）

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服务器套接字（Server Socket） 是计算机网络编程中的一个重要概念，它是用于网络通信的一种抽象数据结构，主要用于在服务器端监听和接受来自客户端的连接请求。

服务器套接字的工作机制通常涉及以下几个步骤：

创建套接字：服务器程序首先创建一个套接字对象，并指定其类型（如TCP或UDP）和协议族（如IPv4或IPv6）。
绑定地址和端口：将套接字绑定到服务器的IP地址和端口号上，以便监听来自该地址和端口的连接请求。
监听连接：调用监听函数（如listen()），使套接字进入监听状态，等待客户端的连接请求。
接受连接：当接收到客户端的连接请求时，服务器套接字通过接受函数（如accept()）接受连接，并创建一个新的套接字来与客户端进行通信。
数据交换：通过新创建的连接套接字，服务器与客户端进行数据的发送和接收。

例如：在Python中，使用socket库可以很方便地编写服务器端代码。以下是一个简单的TCP服务器示例，该服务器监听来自客户端的连接，接收客户端发送的消息，并将接收到的消息回发给客户端。

#首先，你需要导入Python的socket库
import socket  def start_server(host='127.0.0.1', port=8888):  #使用socket.socket()函数创建一个socket对象。#对于TCP连接，通常使用AF_INET（IPv4）和SOCK_STREAM（流式socket，即TCP）。server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  #使用bind()方法将socket绑定到特定的IP地址和端口上。#在大多数情况下，服务器会监听所有可用的网络接口（使用''或0.0.0.0作为IP地址），并选择一个未被占用的端口。server_socket.bind((host, port))  #使用listen()方法让服务器监听连接。这个方法指定了服务器可以同时处理的最大连接数（即“backlog”队列的大小）。server_socket.listen(5)  print(f"服务器启动，监听 {host}:{port}")  #服务器通过无限循环不断接受客户端的连接。#accept()方法会阻塞，直到一个连接到达。它返回一个元组，包含一个新的socket对象（用于与客户端通信）和客户端的地址。*斜体样式*while True:  client_socket, addr = server_socket.accept()  print(f"连接地址: {addr}")  try:  while True:  #这行代码尝试从client_socket（一个已经建立的TCP连接）接收最多1024字节的数据。#.recv(1024)方法返回接收到的原始字节数据，然后通过.decode()方法将其解码为字符串，以便可以打印和进一步处理。data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')  if not data:  break  print(f"收到: {data}")  #在将数据打印到控制台之后，这行代码将相同的数据（但这次作为字节数据，通过data.encode()转换）发送回客户端。#注意，这在实际应用中可能不是一个好主意，因为它会创建无限的数据回环（除非客户端在发送新数据之前关闭连接或发送某种特定的结束信号）。client_socket.sendall(data.encode('utf-8'))  finally: #无论try块中的代码是否成功执行或是否发生异常，finally块中的代码都会执行。#这确保了client_socket最终会被关闭，释放了与之关联的资源。 client_socket.close()  if __name__ == "__main__":  start_server()

实际上，在大多数情况下，您不需要（也不应该）在客户端连接处理循环中显式关闭 server_socket。server_socket 是用来监听来自客户端的连接请求的，只要服务器还在运行并希望接受新的连接，它就应该保持打开状态。
关闭服务器通过调用 server_socket.close() 来实现，但这应该是不再需要接受任何新的连接时进行的。

①TCP客户端编程

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# client.py  
import socket  # 创建 socket 对象  
client_socket = socket.socket()  # 获取本地主机名  
host = '127.0.0.1' port =8888# 连接服务，.connect里边是元组，指定要连接的服务器ip和端口  
client_socket.connect((host, port))  # 发送数据  
message = '你好，服务器！'  
client_socket.send(message.encode('utf-8'))  # 接收小于 1024 字节的数据  
#data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')  print('来自服务器的数据：', data)  # 关闭连接  
client_socket.close()

UDP编程

面向无连接，这意味着在发送数据之前不需要建立连接。服务器和客户端都可以随时发送数据到对方，但是它们必须知道对方的IP地址和端口号。

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UDP 服务器接收

import socket  def udp_server(host='127.0.0.1', port=12345):  with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s:  s.bind((host, port))  print(f"UDP server listening on {host}:{port}")  while True:  data, addr = s.recvfrom(1024)  # 缓冲区大小  print(f"Received {data.decode('utf-8')} from {addr}")  # 处理数据（这里只是简单地将数据转换为大写）  response = data.decode('utf-8').upper().encode('utf-8')  # 发送响应回客户端  s.sendto(response, addr)  if __name__ == "__main__":  udp_server()

UDP 客户端

import socket  def udp_client(server_host='127.0.0.1', server_port=12345):  with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s:  while True:  message = input("Enter message (or 'quit' to exit): ")  if message.lower() == 'quit':  break  # 发送消息到服务器  s.sendto(message.encode('utf-8'), (server_host, server_port))  # 接收服务器的响应  data, server = s.recvfrom(1024)  print(f"Received from server: {data.decode('utf-8')}")  if __name__ == "__main__":  udp_client()