python學習之【16】網路編程

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  主題 

• 用戶端/伺服器架構
• 通訊端:通訊終點
• 通訊端地址
• 連線導向與無串連通訊端
• Python中的網路編程
• SOCKET模組
• 通訊端對象方法
• TCP/IP用戶端和伺服器
• UDP/IP用戶端和伺服器
• SocketServer模組
• Twisted架構介紹
• 相關模組

 

  1.用戶端伺服器架構      客戶<---->INTERNET<------->伺服器。客戶連上一個預先已知的伺服器，提出自己的請求，發送必要的資料，然後就等待伺服器返回的資料。  2.通訊端:通訊終點     通訊端是一種具有"通訊端點"概念的電腦網路資料結構。網路化的應用程式在開始任何通訊之前都需要建立通訊端、就像電話插口一樣，沒有它就會完全沒辦 法通訊。Python只支援AF_UNIX,AF_NETLINK,AF_INET家族，由於我們只關心網路編程所以我們都只用AF_INET。  3.通訊端地址     如果把通訊端比作電話介面----------即通訊的最底層結構，那主機與連接埠就像區號與電話號碼的一對組合。有了電話還不夠，你還要知道你要打電話給誰，往哪打。一個網際網路地址由網路通訊所必須的主機和連接埠組成，而且另一端一定要有人聽才可以。     合法的連接埠號碼範圍為0~65535，其中，小於1024的連接埠號碼為系統保留連接埠。 4.連線導向與無串連通訊端     (1)連線導向               無論使用哪個地址家族，通訊端的類型只有兩種，連線導向和無串連。連線導向即是在通訊前必須建立一條串連，就像跟朋友打電話一樣。實現這種串連的主要協 議就是傳輸控制通訊協定(TCP)，要建立TCP通訊端就得在建立的時候指定通訊端類型為SOCK_STREAM。TCP通訊端採用SOCK_STREAM這 個名字型現了它最為流通訊端的特點，由於這些通訊端使用網際協議(ip)來尋找網路中的主機，所以這樣形成的整個系統，一般會有兩個協議(TCP和IP) 名的組合來描述，即TCP/IP。    (2)無串連              即無需串連就可以進行通訊。但這時，資料到達的順序、可靠性及不重複性就無法保證了。資料是整個發送的，不會像連線導向的協議那樣先被拆分成小塊。              實現這種串連的主要協議就是使用者資料包通訊協定(UDP)。要建立UDP通訊端就得在建立的時候指定通訊端類型為SOCK_DGRAM。"datagram"是"資料報"。  5.Python中的網路編程     我們將使用Python中的socket模組，模組中的socket()函數用來建立通訊端。要使用socket.socket()函數來建立通訊端，文法如下:     socket.socket(socket_family,socket_type,protocol=0)     如前所述,Socket_family  不是 AF_VNIX 就是 AF_INET ,socket_type可以是SOCK_STREAM或是SOCK_DGRAM,protocol一般不填，預設為0。 6.SOCKET模組     例如建立一個TCP/IP的通訊端，你要這樣調用socket.socket()函數:     tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCKET_STREAM)      UDP/IP的通訊端     udpSock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCKET_DGRAM)由於socket模組中有太多的屬性，我們在這裡可以使用 “from module import *”的語句,我們就把socket模組裡所有屬性都帶到我們的命名空間裡了。     tcpSock = socket(AF_INET,SOCKET_STREAM)  7.通訊端對象(內建)方法            函數                       描述        伺服器端通訊端函數

•  s.bind( )                  綁定地址(主機名稱，連接埠號碼對)到通訊端
•  s.listen( )                 開始TCP監聽
•  s.accept( )               被動接受TCP用戶端串連，（阻塞式）等待串連的到來。

用戶端通訊端函數

•  s.connect( )           主動初始化TCP伺服器串連。
•  s.connect_ex( )      connect( )擴充版本，出錯時返回錯誤碼，而不是拋出異常。

公用用途的通訊端函數

•  s,recv( )                接受TCP資料。
•  s.send( )               發送TCP資料。
•  s.sendall( )            完整發送TCP資料。
•  s.recvfrom( )        接受UDP資料。
•  s.sendto( )           發送UDP資料。
•  s.getpeername( )  串連到當前通訊端的遠端地址(TCP串連)
•  s.getsockname( )   當前通訊端的地址。
•  s.getsockopt( )     返回當前通訊端的參數。
•  s.setsockopt( )     設定指定通訊端的參數。
•  s.close( )              關閉通訊端。

面向模組的通訊端函數

•  s.setblocking( )    設定通訊端的阻塞與非阻塞模式。
•  s.settimeout( )     設定阻塞通訊端操作的逾時時間。
•  s.gettimeout( )     得到阻塞通訊端操作的逾時時間。

面向檔案通訊端函數

•  s.fileno( )            通訊端檔案描述符。
•  s.makefile( )        建立一個與該通訊端關聯的檔案對象。

8.TCP/IP用戶端和伺服器

     TCP伺服器設計虛擬碼:     ss = socket()                    #建立伺服器通訊端     ss.bind()                           #把地址綁定到通訊端上     ss.listen()                          #監聽串連     inf_loop:                           #伺服器無線迴圈          cs = ss.accept()           #接受用戶端串連     comm_loop:                     #通訊迴圈          cs.recv()/cs.send()       #對話（接收與發送）     cs.close()                          #關閉用戶端通訊端     ss.close()                           #關閉伺服器通訊端(可選)   所有通訊端都用socket.socket( )函數來建立。伺服器需要"坐在某個連接埠上"等待請求。所以它們必須要"綁定"到一個本地的地址上。一個簡單的(單線程)伺服器會調用accept( )函數等待串連的到來。預設情況下，accept( )函數是阻塞式的，即程式在串連到來之前會處於掛起狀態。通訊端也支援非阻塞狀態。     TCP時間戳記伺服器(tsTserv.py)建立一個能接受用戶端的訊息，在訊息前加一個時間戳記後返回TCP伺服器      from socket import *     from time import ctime     HOST = ‘‘     PORT = 21567     BUFSIZE = 1024     ADDR = (HOST,PORT)      tcpSerSock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)     tcpSerSock.bind( ADDR)     tcpSerSock.listen(5)      while True:          print ‘waiting for connection......‘          tcpCliSock,addr = tcpSerSock.accept( )          print ‘......connected from:‘,addr           while True:               data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)               if not data:                    break               tcpCliSock.send(‘[%s]%s‘ %(ctime(),data))               tcpCliSock.close( )    tcpSerSock.close()  建立TCP用戶端     虛擬碼:     cs = socket( )               #建立用戶端通訊端     cs.connect( )                #嘗試串連伺服器     comm_loop:          cs.send( )/cs.recv( ) #對話(發送/接收)     cs.close( )                    #關閉用戶端通訊端 TCP時間戳記用戶端(tsTclnt.py)      from socket import *      HOST = ‘localhost‘     PORT = 21567     BUFSIZ = 1024     ADDR = (HOST,PORT)      tcpCliSock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)     tcpCliSock.connect(ADDR)      while True:          data = raw_input(‘>‘)          if not data:               break          tcpCliSock.send(data)          data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)          if not data:               break          print data tcpCliSock.close()   9.UDP/IP用戶端和伺服器      UDP時間戳記伺服器(tsUserv.py)      from socket import *     from time import ctime      HOST = ‘‘     PORT = 21567     BUFSIZ = 1024     ADDR = (HOST,PORT)      udpSerSock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)     udpSerSock.bind(ADDR)      while True:          print ‘waiting for message......‘          data,addr = udpSerSock.recvfrom(BUFSIZ)          udpSerSock.sendto(‘[%s] %s‘ % (ctime,data) ,addr)          print ‘......received from and returned to:‘,addr udpSerSock.close()  建立一個UDP用戶端      from socket import *      HOST = ‘localhost‘     PORT = "21567"     BUFSIZ = 1024     ADDR = (HOST,PORT)      udpCliSock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)      while Trus:          data = raw_input(‘>‘)          if not data:               break          udpCliSock.sendto(data,ADDR)          data,ADDR = udpCliSock.recvfrom(BUFSIZ)          if not data:               break          print data udpCliSock.close()  10.SocketServer模組      SocketServer 是標準庫中一個進階別的模組。用於簡化實現網路用戶端與伺服器所需的大量樣板代碼。該模組中，已經實現了一些可供使用的類。                                                                  SocketServer模組的類 

類	描述
BaseServer	包含伺服器核心功能與混合(mix-in)類掛鈎;這個類只用於派生，所以不會產生這個類的執行個體;可以考慮使用TCPServer和UDPServer
TCPServer/UDPServer	基本的網路同步TCP/UDP伺服器
UnixStreamServer/UnixDatagramServer	基本的基於檔案同步TCP/UDP伺服器
ForkingMixIn/ThreadingMixIn	實現了核心的進程化或線程化的功能;作為混合類，與伺服器類一併使用以提供一些非同步特性;這個類不會直接執行個體化。
ThreadingTCPServer/ThreadingUDPServer	ThreadingMixIn和TCPServer/UDPServer的組合
BaseRequestHandler	包含處理伺服器請求的核心功能，這個類只用於派生，所以不會產生這個類的執行個體可以考慮使用StreamRequestHandler 或 DatagramRequestHandler
StreamRequestHandler/DatagramRequestHandler	用於TCP/UDP伺服器處理工具

建立一個SocketServerTCP伺服器

 在代碼中，先匯入我們的伺服器類，然後像之前一樣定義主機常量。主機常量後就是我們的要求處理常式類，然後是啟動代碼。  例  SocketServer 時間戳記TCP伺服器（TsTservss.py）     from SocketServer import (TCPServer as TCP,StreamRequsetHandler as SRH)     from time import ctime      HOST = ‘‘     PORT = 21567     ADDR = (HOST,PORT)      class MyRequestHandler(SRH):          def handle(self):               print ‘......connected from:‘,self.client_address               self.wfile.write(‘[%s]%s‘ % (ctime(),self.rfile.readline()))      tcpServ = TCP(ADDR,MyRequestHandler)     print ‘waiting for connection...‘     tcpServ.serve_forever( ) 建立SocketServerTCP用戶端      from socket import *      HOST = ‘localhost‘     PORT = 21567     BUFSIZ = 1024     ADDR = (HOST,PORT)      while True:          tcpCliSock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)          tcpCliSock.connect(ADDR)          data = raw_input(‘>‘)          if not data:               break          tcpCliSock.send(‘%s\r\n‘ %data)          data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)          if not data:               break          print data.strip()          tcpCliSock.close()   11.Twisted架構介紹     Twsited是一個完全事件驅動的網路架構。它允許你使用和開發完全非同步網路應用程式和協議。需要安裝它，系統中可以有:網路通訊協定、線程、安全和認 證、聊天/即時通訊、資料庫管理、關聯式資料庫整合、Web/internet、電子郵件、命令列參數、圖形介面整合等。  建立一個Twisted Reactor TCP伺服器      Twsited Reactor事件戳伺服器(tsTservTW.py)      from twisted.internet import protocol,reactor     from time import ctime      PORT = 21567      class TSServProtocol(protocol.Protocol) -----------------------                課後題 16-1.  通訊端,連線導向與無串連有何區別?答:socket第二個參數不同。連線導向即tcp通訊函數為socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM),UDP通訊函數第二個參數為SOCK_DGRAM。16-2.  用戶端/伺服器架構。用你自己的語言描述這個架構。並給出幾個例子?答:伺服器在某連接埠等待用戶端的串連。怎麼說呢      client<------------>internet<------------->server16-3.  通訊端。TCP和UDP中，哪一種伺服器在接受串連後，把串連交給不同的通訊端處理與用戶端的通訊。答:TCP。16-4.  修改TCP(tsTclnt.py)和UDP（tsUclnt.py）用戶端，讓伺服器的名字不要在代碼裡寫死，要允許使用者指定一個主機名稱和連接埠，只有在兩個值都沒有輸入的時候才使用預設值。答:16-5.  網路互聯和通訊端。找到《python library reference》 樣本tcp用戶端/伺服器程式，實現它並讓它運行起來。先運行伺服器，然後是用戶端。http://www.python.org/doc /current/lib/Socket_Example.html 你認為這個伺服器太無聊，決定要修改伺服器，讓它能識別以下命令: data     伺服器將返回它的目前時間，即time.ctime(time.time())os        得到作業系統的資訊（os.name）ls         得到目前的目錄的檔案清單

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