Python網路編程之socket模組

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1.網路通訊協定

　　網路通訊協定是網路中進行資料交換與傳輸所需的規則、標準或約定，得到實用主要由文法（資料與資訊的結構形式）、語義和同步（事件的實現順序）三個要素組成。

　　世界上最先提出的協議理論模型是由國際標準組織（ISO）提出的開放系統互聯基本參考模型（OSI），它採用的是七層協議的體繫結構。雖然OSI清晰完整，但終因複雜又不實用而沒有得到實用。另一方面，使用了簡化的OSI的TCP/IP協議卻得到了非常廣泛的應用，它是一個四層的體繫結構，包括應用程式層、運（傳）輸層、網際（絡）層和網路介面層。

應用程式層 （FTP、SMTP、HTTP等）

傳輸層 （TCP、UDP）

網路層 （IP）

網路介面層

TCP/IP協議圖

 　　TCP/IP協議其實是一個協議簇，不僅包括TCP和IP協議，還包括UDP、FTP、HTTP、SMTP等，此外還包括一些圖中沒顯示的ICMP、ARP、RARP等協議。

　　這種分成的協議結構還表示出，上層協議需要傳輸的資料，應該交給它緊鄰的下層。而應用程式層和傳輸分別有兩個以上的協議，所以對於應用程式層來說，不同的協議資料可以通過傳輸層的不同協議來傳輸。

2、socket 模組

　　TCP/IP 協議中的 TCP 和 UDP 協議都通一種名為通訊端（socket）來實現網路功能。通訊端是一種類檔案對象，它使程式能夠接受用戶端的串連或建立對用戶端的串連，用以發送和接收資料。無論是用戶端程式還是伺服器端程式，為了進行網路通訊，都要建立通訊端對象。

　　在 Python 標準庫中，使用 socket 模組中提供的 socket 對象，可以在電腦網路中建立伺服器與用戶端，並且能夠進行通訊。伺服器端需要建立一個 socket 對象，並等待用戶端的串連。用戶端使用 socket 對象與伺服器端進行串連，一旦串連成功，用戶端和服務端就可以進行通訊了。

　　socket 模組中的 socket 對象是 socket 網路編程的基礎對象，其初始化原型

　　socket（family，type，proto）

　　其參數含義：

　　family：地址族，選擇性參數。預設AF_INET(IPv4)，也可以是AF_INET6 或者是 AF_UNIX；

　　type：socket 類型，選擇性參數。預設SOCK_STREAM(TCP協議)，可用SOCKET_DGRAM(UDP協議)；

　　proto：協議類型，選擇性參數。預設為0。

　　作為伺服器端的 socket 對象主要應用以下常用方法：

　　1.bind(address)

　　其參數 address 是由IP地址和連接埠組成的元組，如‘(‘127.0.0.1‘, 1051)’ 。如果IP地址為空白，則表示本機。它的作用是使用socket和伺服器位址相關聯。

　　2.listen(backlog)

　　參數backlog指定在拒接串連之前，作業系統允許它的最大掛起串連數量。最小值為0（如果使用者使用了更小的值，則會自動被置為0），大部分程式最多設定為5就足夠了。

　　該方法將socket設定為伺服器模式，之後就可以電泳一下的accept()方法等待用戶端的串連。

　　3.accept()

　　它會等待進入的串連，並返回一個由建立的與用戶端的socket串連和用戶端地址組成的元組，而客戶的地址也是一個由用戶端IP地址和連接埠組成的元組。

　　4.close()

　　這個方法的作用就是關閉該socket。停止本程式與伺服器或用戶端的串連。

　　5.recv(buffersize[,flag])

　　用於接受遠端連線發來的資訊，並返回該資訊，其類型為bytes。buffersize可以設定緩衝區的大小。

　　6.send(data[,flags])

　　用於向串連的遠端發送資訊，data應該是bytes類型的資料。其傳回值為一已傳送的位元組數。其傳輸的資料長度有一定的限度。

　　7.sendall(data[,flags])

　　這個方法與send()方法相似，但是有時候在傳輸資料時，由於資料過多，用send()方法無法一次性傳輸，用sendall()方法可以解決這一問題，而sendall()也是通過迴圈運行send()方法來進行傳輸。

　　而建立伺服器端的socket就要依次使用這幾個方法，其基本順序為:

　

3.建立一個伺服器端 　

 1 #!/usr/bin/python 2 # -*- coding: UTF-8 -*- 3 import socket 4  5 sk = socket.socket() #建立socket對象 6 address = (‘127.0.0.1‘, 8001)  7 sk.bind(address) #綁定本機地址 8 sk.listen(5) #監聽 9 print(‘waiting...‘)10 conn,addr = sk.accept() #等待用戶端串連11 12 while True:13     #防止用戶端異常關閉，導致伺服器端程式出錯14     try: 15         data = conn.recv(1024)16     except Exception:17         data = None18     #當用戶端傳送的資料為空白時，關閉伺服器端與用戶端之間的串連，等待其他用戶端串連19     if not data: 20         conn.close()21         conn,addr = sk.accept()22         continue23     print(str(data,  ‘utf8‘)) # 因為接收的資料類型為bytes，所以轉換成字串再列印24      inp = input(‘>>>‘)25     conn.send(bytes(inp, ‘utf8‘)) #傳送的資料類型應為bytes26 27 sk.close()

 

4.建立一個用戶端

　　相比用socket建立伺服器端而言，建立用戶端程式簡單多了。當然還是需要建立一個socket的執行個體，而後調這個socket執行個體的connect()方法來串連伺服器端即可。這個方法原型為：

　　connect(address)

　　參數address 通常也是一個元組(由一個主機名稱/IP地址，連接埠構成)，當然要串連本機電腦的話，主機可直接使用‘localhost‘,它用於將socket串連到遠程以address為地址的電腦。

　　用socket 建立用戶端的基本流程：

　　

代碼實現：

 1 #!/usr/bin/python 2 # -*- coding: UTF-8 -*- 3 import socket 4  5 sk = socket.socket() #建立通訊端 6 address = (‘127.0.0.1‘, 8001) 7 sk.connect(address) # 與伺服器端串連 8 while True: 9     inp = input(‘>>>‘)10     if inp == ‘exit‘:11         break12     sk.send(bytes(inp, ‘utf8‘))13     data = sk.recv(1024)14     print(str(data, ‘utf8‘))15 16 sk.close()

 

 

 

　　

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