python網路編程

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在開始python網路編程之前，首先要瞭解一下通訊端，通訊端是一種電腦網路資料結構。通訊端有兩種，分別是基於檔案型的和基於網路型的，前者如AF_UNIX，後者如AF_INET、AF_NETLINK。通訊端連接埠就像電話號碼一樣，是通訊身份的唯一標識，合法的連接埠號碼範圍為0到65535，其中，小於1024的連接埠號碼為系統保留連接埠，如果是Unix作業系統，保留的連接埠號碼使用可以通過/etc/services檔案獲得。

通訊端的類型有兩種，連線導向的通訊端與不需連線的通訊端。前者提供了順序的、可靠的、不會重複的資料轉送，而且也不會加上資料邊界，每一個要發送的資訊，可能會被拆成多份，實現這種串連的主要協議就是傳輸控制通訊協定TCP，通訊端類型為SOCK_STREAM，使用IP來尋找網路中的主機，這樣就形成了整個系統。不需連線的通訊端，資料到達的順序、可靠性及資料不重複性無法保證，資料報會保留資料邊界，發送訊息時不會拆成小塊，雖有這麼多缺點，但正是不需連線的，所以不需要承擔維持虛電路串連的負擔，效能更好，實現這種串連的主要協議是使用者資料包通訊協定UDP，通訊端類型為SOCK_DGRAM，也是通過IP來尋找網路中的主機。

python網路編程使用socket模組，建立通訊端用其socket()函數，文法如下：
socket(socket_family, socket_type, protocol = 0)
socket_family可以是AF_UNIX或AF_INET，socket_type可以是SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM，protocol一般不寫，預設為0。

當我們建立了通訊端以後，所有的互動都將通過對該通訊端對象的方法調用進行，下面列舉一些通訊端對象的常用函數。
伺服器端——
bind()：綁定地址到通訊端。
listen()：開始TCP監聽。
accept()：被動接受TCP客戶的串連，阻塞式等待串連的到來。
用戶端——
connect()：主動初始化TCP伺服器串連。
connect_ex()：上一個函數的擴充版本，出錯時返回出錯碼，而不是拋出異常。
公用用途——
recv()：接收TCP資料。
send()：發送TCP資料。
sendall()：完整發送TCP資料。
recvfrom()：接收UDP資料。
sendto()：發送UDP資料。
getpeername()：串連到當前通訊端的遠端的地址。
getsockname()：當前通訊端的地址。
getsockopt()：返回指定通訊端的參數。
setsockopt()：設定指定通訊端的參數。
close()：關閉通訊端。
阻塞相關——
setblocking()：設定通訊端的阻塞與非阻塞模式。
settimeout()：設定阻塞通訊端操作的逾時時間。
gettimetout()：得到阻塞通訊端操作的逾時時間。
面向檔案——
fileno()：通訊端的檔案描述符。
makefile()：建立一個與該通訊端關聯的檔案。

下面是TCP伺服器的虛擬碼——

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:#伺服器無限迴圈        cs = ss.accept()#接收客戶的串連    comm_loop:#通訊迴圈        cs.recv()/cs.send()#對話，接收與發送    cs.close()#關閉客戶通訊端ss.close()#關閉伺服器通訊端，可選

下面是TCP用戶端的虛擬碼——

cs = socket()#建立客戶通訊端cs.connect()#嘗試串連伺服器comm_loop:#通訊迴圈    cs.send()/cs.recv ()#對話，發送與接收cs.close()#關閉客戶通訊端

下面以一個簡單的例子作為介紹，伺服器、用戶端在同一台機子上，伺服器充當時間戳記的角色，用戶端發送資料後返回一個帶時間的相同資料。
TimeServer.py——

#!/usr/bin/env python from socket import * from time import ctime HOST = ‘‘ # any available PORT = 21567 # unused BUFSIZE = 1024 ADDR = (HOST, PORT) tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) tcpSerSock.bind(ADDR) tcpSerSock.listen(5) # max concurrence access while True:     print ‘waiting for connection...‘     tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept() # blocking and passive     print ‘...connected from: ‘, addr     while True:         data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)         if not data:             break         tcpCliSock.send(‘[%s] %s‘ %(ctime(), data) )    tcpCliSock.close() tcpSerSock.close() # optional and never exec

TimeClient.py——

#!/usr/bin/env python from socket import * HOST = ‘localhost‘ # local host PORT = 21567 # the same port as the server BUFSIZE = 1024 ADDR = (HOST, PORT) tc#!/usr/bin/env python from socket import * pCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) tcpCliSock.connect(ADDR) while True:     data = raw_input(‘> ‘)     if not data:         break     tcpCliSock.send(data)     data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)     if not data:         break     print data tcpCliSock.close()

UDP相對TCP來說比較簡單，因為是不需連線的，所以服務端不需要listen和accept，用戶端也不需要connect。
下面是UDP伺服器的虛擬碼——

ss = socket()ss.bind()#把地址綁定到通訊端上inf_loop:#伺服器無限迴圈    cs.recvfrom()/cs.sendto()#對話，接收與發送ss.close()#關閉伺服器通訊端，可選

下面是UDP用戶端的虛擬碼——

cs = socket()#建立客戶通訊端comm_loop:#通訊迴圈    cs.sendto()/cs.recvfrom ()#對話，發送與接收cs.close()#關閉客戶通訊端

SocketServer模組是一個基於socket模組的進階別的通訊端通訊模組，它支援在新的線程或進程中處理客戶的請求。這個模組是標準庫中一個進階別的模組，用於簡化網路客戶與伺服器的實現，模組中已經實現了一些可供使用的類。下面用SocketServer實現上面的例子，即時間戳記伺服器。
timeSSSer.py——

#!/usr/bin/env python from SocketServer import (TCPServer as TCP, StreamRequestHandler as SRH) from time import ctime HOST = ‘‘ PORT = 21567 ADDR = (HOST, PORT) class MyRequestHandler(SRH):     def handler(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()

timeSSCli.py——

#!/usr/bin/env python from socket import * HOST = ‘localhost‘ PORT = 21567 BUFSIZE = 1024 ADDR = (HOST, PORT) while True:     tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) # socket every time     tcpCliSock.connect(ADDR)     data = raw_input(‘> ‘)     if not data:         break     tcpCliSock.send(‘%s\r\n‘ %data)     data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)     if not data:         break     print data.strip()     tcpCliSock.close()

其它——
twisted模組是一個完全事件驅動的網路架構，可以用來開發完全異布的網路應用程式和協議，建立一個完整的系統，系統中可以有網路通訊協定、線程、安全認證、即時通訊、資料庫管理、網頁、電子郵件、命令列參數、圖形介面整合等。下面使用twisted模組實現上面例子中同樣的功能。
timeTSSer.py——

#!/usr/bin/env python from twisted.internet import protocol, reactor from time import ctime PORT = 21567 class TSServProtocol(protocol.Protocol):     def connectionMade(self):         self.clnt = self.transport.getPeer().host         print ‘...connected from:‘, self.clnt     def dataReceived(self, data):         print ‘...received from [%s]\n\t%s‘ %(self.clnt, data)         self.transport.write(‘[%s] %s‘ %(ctime(), data)) factory = protocol.Factory() factory.protocol = TSServProtocol print ‘waiting for connection...‘ reactor.listenTCP(PORT, factory) reactor.run()

timeTSCli.py——

#!/usr/bin/env python from twisted.internet import protocol, reactor HOST = ‘localhost‘ PORT = 21567 class TSClntProtocol(protocol.Protocol):     def sendData(self):         data = raw_input(‘> ‘)         if data:             print ‘...sending %s...‘ %data             self.transport.write(data)         else:             self.transport.loseConnection()     def connectionMade(self):         self.sendData()     def dataReceived(self, data):         print data         self.sendData() factory = protocol.ClientFactory() factory.protocol = TSClntProtocol reactor.connectTCP(HOST, PORT, factory) reactor.run()

asyncore/asynchat模組，為能非同步處理客戶請求的網路應用程式提供底層功能。
select模組，在單線程網路伺服器程式中，管理多個通訊端串連。

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