python - 网络编程

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Python 提供了两个访问网络服务的方式
底层网络接口socket,这个模块提供了访问BSD Socket的接口，在所有现代 Unix 系统、Windows、macOS 和其他一些平台上可用。
用于简化网络服务端编写的类 socketserver

什么是socket
socket又称套接字，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯

Python TCP | UDP使用socket的通信过程
TCP|UDP

套接字对象的创建

# socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None) """ family: AF_INET :一对 (host, port) 被用于 AF_INET 地址族 host: '127.0.0.1' or 'vn.asdadasaa.com' port: 为一个整数，代表主机上的端口号 AF_INET6:一个四元组 (host, port, flowinfo, scopeid) flowinfo代表了 C 库 struct sockaddr_in6 中的 sin6_flowinfo scopeid 代表了 C 库 struct sockaddr_in6 中的 sin6_scope_id 上面的两个参数都可以省略 AF_UNIX: unix操作系统的通信方式，其它不祥 ... type: SOCK_STREAM: 基于TCP连接的套接字 SOCK_DGRAM : 基于UDP连接的套接字 ... proto: 一般不写 fileno: 如果存在这个参数，则上面的默认参数将不会存在 """ class socket(_socket.socket): """A subclass of _socket.socket adding the makefile() method.""" __slots__ = ["__weakref__", "_io_refs", "_closed"] def __init__(self, family=-1, type=-1, proto=-1, fileno=None): # For user code address family and type values are IntEnum members, but # for the underlying _socket.socket they're just integers. The # constructor of _socket.socket converts the given argument to an # integer automatically. if fileno is None: if family == -1: family = AF_INET if type == -1: type = SOCK_STREAM if proto == -1: proto = 0 _socket.socket.__init__(self, family, type, proto, fileno) self._io_refs = 0 self._closed = False

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去连接服务端下面是基于TCP协议的socket

import socket # server端 sk = socket.socket() # 创建服务端socket对象 sk.bind(('localhost', 8081)) # 把地址，端口绑定到socket对象 sk.listen() # 监听连接 conn, addr = sk.accept() # 接受客户端连接 # 这里收/发数据都是可以的 str = '连接成功'.encode('utf-8') conn.send(str) # 向客户端发生信息 conn.close() # 关闭客户端连接 sk.close() # 关闭服务端socket对象

import socket # client 端 sk = socket.socket() # 创建客户端socket对象 sk.connect(('localhost', 8081)) # 尝试连接服务器 # 这里收/发数据都是可以的 res = sk.recv(1024).decode() # 接受服务端发生的数据 print(res) sk.close() # 关闭客户端的ocket对象

这上面的代码多次运行可能会出现端口占用的错误 OSError: [Errno 98] Address already in use

解决方案(仅在测试环境添加下面):

from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #加在bind前加

udp是无链接的，启动服务之后可以直接接受消息，不需要提前建立链接下面是基于udp协议的socket

import socket # server端 sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) # 创建服务端socket对象 sk.bind(('127.0.0.1',8000)) # 把地址，端口绑定到socket对象 msg, addr = sk.recvfrom(1024) # 接收 UDP 数据，返回值是（data,address） # 其中 data 是包含接收数据的字符串，address 是发送数据的套接字地址 print(msg, addr) sk.sendto(b'Hi', addr) # 发送 UDP 数据，将数据发送到套接字 # addr 是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数 sk.close()

import socket # client端 ip_port = ('localhost', 8000) sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) sk.sendto(b'Hi Server', ip_port)# 发送 UDP 数据，将数据发送到套接字 # ip_port 是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数 back_msg, addr = sk.recvfrom(1024)# 接收 UDP 数据，返回值是（back_msg,addr） # 其中 back_msg 是包含接收数据的字符串，addr 是发送数据的套接字地址 print(back_msg.decode(), addr) sk.close()

黏包：先看下面代码所出现的现象

import socket # server端 sk = socket.socket() sk.bind(('localhost', 8081)) sk.listen() conn, addr = sk.accept() conn.send(b'hello, ') conn.send(b'world') conn.close() sk.close()

import socket # client端 sk = socket.socket() sk.connect(('localhost', 8081)) res = sk.recv(1024).decode() print(res, '<====1====>') # hello, world <====1====> res = sk.recv(1024).decode() print(res, '<====2====>') # <====2====> sk.close()

由上面的结果不难可以看到在client端第一次接受到结果为server端两次发送的结果，而在client端第二次接受数据时，却没有了，这就被我们成为黏包。

同时执行多条代码时，得到的结果很可能只有一部分结果，在执行其它代码的时候又接收到之前执行的另外一部分结果，这种显现就是黏包。

黏包现象

# tcp协议在发送数据时,会出现黏包现象. (1)数据粘包是因为在客户端/服务器的发送端和接收端都会有一个数据缓冲区，缓冲区用来临时保存数据，默认空间都设置较大。在收发数据频繁时，由于tcp传输消息的无边界特点,不清楚应该截取多少长度,导致客户端/服务器端,都有可能把多条数据当成是一条数据进行截取，造成黏包 (2)发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个数据包。若连续几次发送的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一包后在发送，这样接收方就收到了粘包数据。 (3)接收方引起的粘包是由于接收方用户进程不及时接收数据，从而导致粘包现象。这是因为接收方先把收到的数据放在系统接缓冲区，用户进程从该缓冲区取数据，若下一个数据包到达时,上一个数据包尚未被用户进程取走，则系统可能把多条数据当成是一条数据进行截取 # 总结: TCP协议是面向连接的无边界协议黏包现象一: 在发送端,由于在缓冲区两个数据小,发送的时间隔短,TCP会根据优化算法把这些数据合成一个发送黏包现象二: 在接收端,由于在缓冲区没及时接受数据,截取数据时把多次发送的数据截取成一条,形成了黏包

黏包对比:tcp和udp

#tcp协议: 缺点:接收时数据之间无边界,有可能粘合几条数据成一条数据,造成黏包优点:不限制数据包的大小,稳定传输不丢包 #udp协议: 优点:接收时候数据之间有边界,传输速度快,不黏包缺点:限制数据包的大小(受带宽路由器等因素影响),传输不稳定,可能丢包 #tcp和udp对于数据包来说都可以进行拆包和解包,理论上来讲,无论多大都能分次发送但是tcp一旦发送失败,对方无响应(对方无回执),tcp可以选择再发,直到对应响应完毕为止而udp一旦发送失败,是不会询问对方是否有响应的,如果数据量过大,易丢包

解决黏包问题

#解决黏包场景: 应用场景在实时通讯时,需要阅读此次发的消息是什么 #不需要解决黏包场景: 下载或者上传文件的时候,最后要把包都结合在一起,黏包无所谓.

黏包的解决方案 struct 模块

该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes

# struct模块的基本使用 import struct # 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 # 这里的i代表整型 int struct.pack('i', 1234) # b'\xd2\x04\x00\x00' len(struct.pack('i', 1234)) # 4 struct.unpack('i' ,b'\xd2\x04\x00\x00') #(1234,)

import socket import struct # server端 sk = socket.socket() sk.bind(('localhost', 8080)) sk.listen() conn, addr = sk.accept() for i in range(1, 11): string = '这是第{}次发送的数据'.format(i).encode() # 第一次发送数据的长度 len_bytes = struct.pack('i', len(string)) conn.send(len_bytes) # 第二次发送真实的数据 conn.send(string) conn.close() sk.close()

import socket import struct # client端 sk = socket.socket() sk.connect(('localhost', 8080)) for i in range(10): # 第一次接受到的数据为服务器接发送的长度 len_bytes = sk.recv(4) length = struct.unpack('i', len_bytes)[0] # 第二次接受到的数据为真实的数据 res = sk.recv(length).decode() print(res) sk.close()

socketserver模块 (后续剖析)

import socketserver # server端 class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler): def handle(self) -> None: self.request.send('连接上了....'.encode()) for i in range(10): msg = self.request.recv(1024).decode().replace('发送', '接收') print(msg) server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8081), MyServer) server.serve_forever()

import socket,time with socket.socket() as sk: sk.connect(('localhost', 8081)) res = sk.recv(1024).decode() print(res) for i in range(10): time.sleep(2) msg = '[客户端]这是我发的第{}条消息'.format(i) sk.send(msg.encode())

socket的更多方法介绍(了解)

服务端套接字函数 s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字 s.listen() 开始TCP监听 s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来客户端套接字函数 s.connect() 主动初始化TCP服务器连接 s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常 (等价于:异常处理+connect 一旦网络不通,作用:返回错误号而不是直接报错) 公共用途的套接字函数 s.recv() 接收TCP数据 s.send() 发送TCP数据,send返回值是发送的[字节数量],这个值可能小于要发送的string字节数 s.sendall() 发送TCP数据,sendall返回值是None,发送string所有数据 ''' # 下面两个代码等价: #sendall => sock.sendall('Hello world\n') #send => buffer = 'Hello world\n' while buffer: n = sock.send(buffer) buffer = buffer[n:] (切片) ''' s.recvfrom() 接收UDP数据 s.sendto() 发送UDP数据 s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址 s.getsockname() 当前套接字的地址 s.getsockopt() 返回指定套接字的参数 s.setsockopt() 设置指定套接字的参数 s.close() 关闭套接字面向锁的套接字方法 s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式 s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间 s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间面向文件的套接字的函数 s.fileno() 套接字的文件描述符 s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件更多方法

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本文作者：EdenWu 本文链接：https://www.cnblogs.com/EdenWu/p/14510300.html

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