网络编程--python

网络编程

1、介绍

(一)、概述

网络编程也叫套接字编程, Socket编程, 就是用来实现 网络互联的 不同计算机上 运行的程序间 可以进行数据交互

(二)、三要素

• IP地址: 设备(电脑, 手机, IPad, 耳机…)在网络中的唯一标识.

• 端口号: 程序在设备上的唯一标识.

• 协议: 通信(传输)规则

(三)、ip

概述

设备(电脑, 手机, IPad, 耳机…)在网络中的唯一标识

分类

• 按照 代数 划分:
  IPv4: 4字节, 十进制来表示, 例如: 192.168.13.157
  IPv6: 8字节, 十六进制来表示, 理论上来讲, 可以让地球上的每一粒沙子都有自己的IP.

• 按照 Ipv4 常用类别划分:
  城域网: 第1段是网络地址 + 后3段是主机地址, 例如: 10.0.0.0
  广域网: 前2段是网络地址 + 后2段是主机地址, 例如: 10.21.0.0
  局域网: 前3段是网络地址 + 后1段是主机地址, 例如: 192.168.13.*

命令

• 查看本机的IP:
  ipconfig 适用于 windows系统
  ifconfig 适用于 linux系统, Mac系统
• 测试网络连接是否通畅:
  ping 主机地址 或者 域名

(四)、端口号

端口:   传输数据的通道, 每个程序都有.  类似于: 每个教室都有自己的门.
端口号: 程序在设备上的唯一标识.
范围:   0 ~ 65535, 其中0 ~ 1023已经被系统占用或者用作保留端口, 你自己在使用的时候, 尽量规避这个号段.

(五)、协议

协议有很多种，这里取最常见的TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)来举例介绍。

作用

通信双方都要遵守的通信规则

特点

• TCP

1. 面向有连接的.
2. 采用 流的方式传输数据, 理论上无大小限制.
3. 安全(可靠)协议.
4. 效率相对较低.
5. 区分客户端 和 服务器端.

• UDP

1. 面向无连接.
2. 采用 数据包 的方式传输数据, 有大小限制(每个包不超过64KB).
3. 不安全(不可靠)协议.
4. 效率相对较高.
5. 不区分客户端 和 服务器端, 叫: 发送端和接收端.

三次握手

1. 客户端像服务器端发出请求, 申请建立连接.
2. 服务器端校验客户端数据合法后, 给出客户端回执信息, 可以建立连接.
3. 客户端重新向服务器端发出请求, 建立连接.

四次挥手

因为TCP协议是双向的, 需要两个方向都断开, 即: A => B,   B => A

命令行

查看本机端口号和协议:  netstat -ano   如果是Linux或者Mac, netstat -anp     all network Protocol(所有的网络端口)

(六)、socket通信

原理

通信两端都有自己的socket对象，数据在两个socket之间通过字节流(TCP)或者数据包(UDP)的方式传输。

服务器端

1. 创建服务器端Socket对象.
2. 绑定(服务器端的)ip和端口号, 元组形式.
3. 设置监听数量.
4. 等待客户端申请建立连接, 如果有客户端申请建立连接, 校验数据合法后, 会返回1个: (负责和该客户端交互的socket对象, 客户端的信息) 元组
5. 给客户端发送数据.        字节形式.
6. 接收客户端发送的数据.     字节形式.
7. 释放资源.

客户端

1. 创建客户端Socket对象.
2. 连接(服务器端的)ip和端口号, 元组形式.
3. 发送数据给服务器端.
4. 接受服务器端发送的数据.  回执信息.
5. 释放资源.

2、socket

(一)、创建socket对象

# 创建对象.
# object: 对象的意思
# 参1: Address Family: 地址族, 指定IP地址的协议, IPV4, IPV6, UNIX...
# 参2: Socket Type: 指定套接字的类型, TCP, UDP, UNIX...
# 这里的: socket.AF_INET: 指的是IpV4,  socket.SOCK_STREAM: 指的是 字节流的方式.
socket_obj = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

(二)、编解码

编解码指的是  字符串 和 二进制数据之间相互转换.
编码: 字符串(我们能看懂的) ==> 二进制(计算机能看懂)
解码: 二进制(计算机能看懂) ==> 字符串(我们能看懂的)

(三)、收发一句话

客户端

import socket# 在main中测试.
if __name__ == '__main__':# 1. 创建客户端Socket对象, 指定: 地址族, 传输类型.client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 连接(服务器端)地址和端口.client_socket.connect(("127.0.0.1", 2121))# 3. 接受服务器端发送的数据并打印.# 分解版# recv_data_bys = client_socket.recv(1024)# recv_data = recv_data_bys.decode("utf-8")# 合并版recv_data = client_socket.recv(1024).decode("utf-8")print(f'客户端收到: {recv_data}')# 4. 给服务器端发送数据(回执信息).client_socket.send('有内鬼, 终止交易! Over'.encode("utf-8"))# 5. 关闭Socket对象.client_socket.close()

服务器端

import socket# 在main中编写.
if __name__ == '__main__':# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输类型.# 参1: IPV4,  参2: 字节流server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定地址和端口.server_socket.bind(("127.0.0.1", 2121))# 3. 设置监听数量.    范围: 1 ~ 128server_socket.listen(5)# 4. 等待客户端连接, 如有连接, 则返回: (和客户端交互的Socket对象, 客户端地址)print('等待客户端连接中.....')accept_socket, client_info = server_socket.accept()# 5. 给客户端发送数据.# accept_socket.send('Welcome to study socket!'.encode('utf-8'))accept_socket.send(b'Welcome to study socket!')# 6. 接受客户端发送的数据并打印.recv_data_bys = accept_socket.recv(1024)        # receive: 接收,  一次读取1024个字节# 把字节转成字符串, 并打印.recv_data = recv_data_bys.decode('utf-8')print(f'服务器端收到 {client_info} 发送的信息: {recv_data}')# 7. 关闭Socket对象.accept_socket.close()       # 一般只关闭 和客户端交互的socket对象.# server_socket.close()     # 服务器端socket对象一般不关闭.

上面的服务器收到一句话后，就会自动断开，不是很合理，优化为可以一次接收多个人的消息(同一时刻只能连接一个人)，不主动结束。

服务器端接收多客户端消息

import socket# 在main中编写.
if __name__ == '__main__':# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输类型.# 参1: IPV4,  参2: 字节流server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定地址和端口.server_socket.bind(("127.0.0.1", 2121))# 3. 设置监听数量.    范围: 1 ~ 128server_socket.listen(5)while True:try:# 4. 等待客户端连接, 如有连接, 则返回: (和客户端交互的Socket对象, 客户端地址)accept_socket, client_info = server_socket.accept()# 5. 给客户端发送数据.# accept_socket.send('Welcome to study socket!'.encode('utf-8'))accept_socket.send(b'Welcome to study socket!')# 6. 接受客户端发送的数据并打印.recv_data_bys = accept_socket.recv(1024)        # receive: 接收,  一次读取1024个字节# 把字节转成字符串, 并打印.recv_data = recv_data_bys.decode('utf-8')print(f'服务器端收到 {client_info} 发送的信息: {recv_data}')# 7. 关闭Socket对象.accept_socket.close()       # 一般只关闭 和客户端交互的socket对象.# server_socket.close()     # 服务器端socket对象一般不关闭.except:pass

此时客户端发送一句就会自动结束，而服务器端会一直运行，直到手动停止。平时我们发送消息时，一般主动结束才会结束，因此可以对代码做以下调整。

(四)、长连接

客户端和服务器端成功连接后, 可以一直收发数据, 而不用频繁的创建和销毁Socket对象.可以选择合适的时机, 销毁Socket对象

需求

客户端不断地给服务器端发送数据, 服务器端收到后并打印. 直至客户端发送 “886”, 结束程序

客户端

import socketif __name__ == '__main__':# 1. 创建客户端Socket对象.cli_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 连接服务器端. ip 和 端口号cli_socket.connect(("127.0.0.1", 6666))# 3. 发送数据到服务器端.while True:# 3.1 提示用户录入要发送的数据, 并接收.data = input('请录入要发送的数据: ')# 3.2 将其转成二进制形式, 发送给服务器端.cli_socket.send(data.encode("utf-8"))# 3.3 判断用户是否要退出.if data == "886":break# 4. 释放资源.cli_socket.close()

服务器端

import socketif __name__ == '__main__':# 1. 创建服务器端Socket对象.ser_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定服务器端ip 和 端口号.ser_socket.bind(("127.0.0.1", 6666))# 3. 设置监听连接数.ser_socket.listen(5)# 4. 启动监听, 等待客户端建立连接.accept_socket, client_info = ser_socket.accept()# 5. 接收客户端发送的信息.while True:# 5.1 接收客户端发送的信息(二进制形式 => 字符串)recv_data = accept_socket.recv(1024).decode("utf-8")# 5.2 打印接收到的客户端的消息.print(f'服务器端收到: {recv_data}')# 5.3 判断客户端是否发送了"886", 如果是, 结束程序.if recv_data == "886":break# 6. 释放资源.accept_socket.close()

(五)、文件上传

客户端

import socketif __name__ == '__main__':# 1. 创建客户端Socket对象.cli_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 连接服务器端. ip 和 端口号cli_socket.connect(("127.0.0.1", 8888))# 3. 读取数据源文件的信息, 并发送数据到服务器端.# with open('d:/绕口令.txt', 'rb') as src_f:with open('d:/图片/a.jpg', 'rb') as src_f:# 扩展: 你也可以考虑先把文件名发给服务器端, 然后再上传文件.# cli_socket.send('绕口令.txt'.encode('utf-8'))# 3.1 分批次读取, 一次读取 1024个字节.while True:# 3.2 具体的从文件中读取数据的动作.data = src_f.read(1024)# 3.3 将读取到的数据写给 => 服务器端.cli_socket.send(data)# 3.4 判断是否读取完毕.if len(data) <= 0:break# 5. 释放资源.cli_socket.close()

服务器端

import socketif __name__ == '__main__':# 1. 创建服务器端Socket对象.ser_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定服务器端ip 和 端口号.ser_socket.bind(("127.0.0.1", 8888))# 3. 设置监听连接数.ser_socket.listen(10)# 4. 启动监听, 等待客户端建立连接.accept_socket, client_info = ser_socket.accept()# 5. 接收客户端的回执信息.# 5.1 关联目的地文件, 用于把客户端的数据写到该文件中.with open('./data/文件.txt', 'wb') as dest_f:# 5.2 循环接收客户端写过来的文件数据.while True:# 5.3 具体的接收客户端数据的动作.recv_data = accept_socket.recv(1024)# 5.4 判断读取到的数据是否为空, 为空, 说明文件传输完毕.if len(recv_data) <= 0:break# 5.5 把读取到的数据写入到目的地文件中.dest_f.write(recv_data)# 7. 释放资源.accept_socket.close()

在现实使用过程中，多个客户端会往服务器端发送文件，因此我们需要改造一下服务器端代码。

服务器端持续监听

import socketif __name__ == '__main__':# 1. 创建服务器端Socket对象.ser_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定服务器端ip 和 端口号.ser_socket.bind(("120.0.0.1", 8888))# 3. 设置监听连接数.ser_socket.listen(10)try:count = 0  # 计数变量.while True:count += 1  # 走到这里, 说明是1个新文件.# 拼接文件名file_name = './data/文件_' + str(count) + '.jpg'# 4. 启动监听, 等待客户端建立连接.accept_socket, client_info = ser_socket.accept()# 5. 接收客户端的回执信息.# 5.1 关联目的地文件, 用于把客户端的数据写到该文件中.with open(file_name, 'wb') as dest_f:# 5.2 循环接收客户端写过来的文件数据.while True:# 5.3 具体的接收客户端数据的动作.recv_data = accept_socket.recv(8192)# 5.4 判断读取到的数据是否为空, 为空, 说明文件传输完毕.if len(recv_data) <= 0:break# 5.5 把读取到的数据写入到目的地文件中.dest_f.write(recv_data)# 走到这里, 说明文件传输完毕.print(f'服务器端收到 {client_info} 上传文件成功!')# 7. 释放资源.accept_socket.close()except:pass