Python 中的網路編程-socket模組、建立TCP伺服器、建立TCP用戶端

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                                                                   Python 中的網路編程

一、socket()模組

二、建立TCP伺服器

三、建立TCP用戶端

 

一、socket模組

 

通訊端：

通訊端最初是為同一主機上的應用程式所建立，使得主機上啟動並執行一個程式（又名一個 進程）與另一個啟動並執行程式進行通訊。這就是所謂的處理序間通訊（Inter Process Communication， IPC）。有兩種類型的通訊端：基於檔案的和面向網路的。總的來說，Python 只支援 AF_UNIX、AF_NETLINK、AF_TIPC 和 AF_INET 家族。

 

socket()模組函數 要建立通訊端，必須使用 socket.socket()函數，它一般的文法 : 

 

1 socket(socket_family, socket_type, protocol=0) 

 

　　

 

其中，socket_family是AF_UNIX或AF_INET（如前所述），socket_type是SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM（也如前所述）。protocol通常省略，預設為 0。

所以，為了建立 TCP/IP 通訊端，可以用下面的方式調用 socket.socket()。
 

tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 

　　

 同樣，為了建立 UDP/IP 通訊端，需要執行以下語句。 

 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 

　　

 因為有很多 socket 模組屬性，所以此時使用“from module import *”這種匯入方式可以 接受，不過這隻是其中的一個例外。如果使用“from socket import *”，那麼我們就把 socket 屬性引入到了命名空間中。雖然這看起來有些麻煩，但是通過這種方式將能夠大大縮短代碼， 正如:

 tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) 

　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表格式查詢

名    字	描    述
s.send()	發送 TCP 訊息
s.sendall()	完整地發送 TCP 訊息
s.recvfrom()	接收 UDP 訊息
s.recvfrom_into()	接收 UDP 訊息到指定的緩衝區
s.sendto()	發送 UDP 訊息
s.getpeername()	串連到通訊端（TCP）的遠程地址
s.getsockname()	當前通訊端的地址
s.getsockopt()	返回給定通訊端選項的值
s.setsockopt()	設定給定通訊端選項的值
s.shutdown()	關閉串連
s.close()	關閉通訊端
s.detach()	在未關閉檔案描述符的情況下關閉通訊端，返迴文件描述符
s.ioctl()	控制通訊端的模式（僅支援 Windows） 面向阻塞的通訊端方法
s.setblocking()	設定通訊端的阻塞或非阻塞模式
s.settimeout()	設定阻塞通訊端操作的逾時時間
s.gettimeout()	擷取阻塞通訊端操作的逾時時間 面向檔案的通訊端方法
s.makefile()	建立與通訊端關聯的檔案對象 資料屬性
s.family	通訊端家族
s.proto	通訊端協議

 

二、建立TCP伺服器
 　　

建立通用 TCP 伺服器的一般虛擬碼，然後對這些代碼的含義進行一般 性的描述。

ss = socket()                     # 建立伺服器通訊端 ss.bind()                           # 通訊端與地址綁定 ss.listen()                         # 監聽串連inf_loop:                          # 伺服器無限迴圈        cs = ss.accept()           # 接受用戶端串連        comm_loop:                # 通訊迴圈              cs.recv()/cs.send()  # 對話（接收/發送）        cs.close()                   # 關閉用戶端通訊端 ss.close()                      # 關閉伺服器通訊端#（可選）            

所有通訊端都是通過使用 socket.socket()函數來建立的。因為伺服器需要佔用一個連接埠並 等待用戶端的請求，所以它們必須綁定到一個本地地址。因為 TCP 是一種連線導向的通訊系 統，所以在 TCP 伺服器開始操作之前，必須安裝一些基礎設施。特別地，TCP 伺服器必須監 聽（傳入）的串連。一旦這個安裝過程完成後，伺服器就可以開始它的無限迴圈。

 

接下來這個指令碼建立一個TCP伺服器，它接受來自用戶端的訊息，然後將訊息加上時間戳記首碼並發送回用戶端

第 6～13 行 HOST 變數是空白的，這是對 bind()方法的標識，表示它可以使用任何可用的地址。我 們也選擇了一個隨機的連接埠號碼，並且該連接埠號碼似乎沒有被使用或被系統保留。另外，對於該 應用程式，將緩衝區大小設定為 1KB。可以根據網路效能和程式需要改變這個容量。listen() 方法的參數是在串連被轉接或拒絕之前，傳入串連請求的最大數。 在第 11 行，分配了 TCP 伺服器通訊端（tcpSerSock），緊隨其後的是將通訊端綁定到服 務器地址以及開啟 TCP 監聽器的調用。

第 15～28 行 一旦進入伺服器的無限迴圈之中，我們就（被動地）等待用戶端的串連。當一個串連請求出 現時，我們進入對話迴圈中，在該迴圈中我們等待用戶端發送的訊息。如果訊息是空白的，這意 味著用戶端已經退出，所以此時我們將跳出對話迴圈，關閉當前用戶端串連，然後等待另一個客 戶端串連。如果確實得到了用戶端發送的訊息，就將其格式化並返回相同的資料，但是會在這些 資料中加上目前時間戳的首碼。

 

 三、建立TCP用戶端

 建立用戶端比伺服器要簡單得多。
  如：

cs = socket()               # 建立用戶端通訊端 cs.connect()                # 嘗試串連伺服器 comm_loop:                  # 通訊迴圈         cs.send()/cs.recv()     # 對話（發送/接收） cs.close()                  # 關閉用戶端通訊端  

　　正如前面提到的，所有通訊端都是利用 socket.socket()建立的。然而，一旦用戶端擁有了 一個通訊端，它就可以利用通訊端的 connect()方法直接建立一個到伺服器的串連。當串連建 立之後，它就可以參與到與伺服器的一個對話中。最後，一旦用戶端完成了它的事務，它就 可以關閉通訊端，終止此次串連。

接下來這個指令碼建立一個TCP用戶端，它提示使用者輸入發送到伺服器端的訊息，並接收從伺服器端返回的添加了時間戳記前 綴的相同訊息，然後將結果展示給使用者。
 

第 1～3 行 在 UNIX 啟動行後，從 socket 模組匯入所有屬性。 第 5～11 行 HOST 和 PORT 變數指伺服器的主機名稱與連接埠號碼。因為在同一台電腦上運行測試（在 本例中），所以 HOST 包含本地主機名稱（如果你的伺服器運行在另一台主機上，那麼需要進 行相應修改）。連接埠號碼 PORT 應該與你為伺服器設定的完全相同（否則，將無法進行通訊）。 此外，也將緩衝區大小設定為 1KB。 在第 10 行分配了 TCP 用戶端通訊端（tcpCliSock），接著主動調用並串連到伺服器。 第 13～23 行 用戶端也有一個無限迴圈，但這並不意味著它會像伺服器的迴圈一樣永遠運行下去。客戶 端迴圈在以下兩種條件下將會跳出：使用者沒有輸入（第 14～16 行），或者伺服器終止且對 recv() 方法的調用失敗（第 18～20 行）。否則，在正常情況下，使用者輸入一些字串資料，把這些數 據發送到伺服器進行處理。然後，用戶端接收到加了時間戳記的字串，並顯示在螢幕上。在這個程式碼片段中，需要將本地主機修改成它的 IPv6 地址“::1”，同時請求通訊端的 AF_INET6 家族。如果結合 tsTclnt3.py 和 tsTclntV6.py 中的變化，那麼將得到一個 Python 3 版本的 IPv6 TCP 用戶端。 

　

　 

　

　　

　

　　 

 

　

 

　　 

 

　

 

　　

Python 中的網路編程-socket模組、建立TCP伺服器、建立TCP用戶端