Python網路編程

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網路中的各種協議

1. IP協議：IP協議是重要的網路通訊協定，對應了每台電腦的唯一標識：IP地址，實際上就是每台計算機連結網路的介面，通常是網卡。IP協議負責把資料從一台電腦通過網路傳到另外一台電腦，資料被分割成小塊，然後通過IP包（IP包包含資料、源IP地址和目標IP地址、源連接埠和目標連接埠），通過兩台電腦之間串連的線路發送出去，但是IP協議並不保證資料準確到達，同時不保證順序到達。

2. TCP協議：TCP協議建立在IP協議之上，將兩台電腦通過握手，建立可靠的串連，並且對每個IP包編號，確保資料順序可靠到達，如果發生丟包，則自動重發。在TCP協議的基礎上，有更多進階的協議：HTTP、SMTP等常見協議。

3. UDP協議：UDP協議不需要建立可靠串連，直接發送包，但是不保證能夠準確到達。UDP協議的優點就是速度快，在某一些不要求可靠達到的資料，可以使用UDP協議。

TCP用戶端編程

建立網路連接的基礎是建立一個socket，socket指定了目標電腦的IP地址和連接埠號碼，以及協議類型。

在用戶端發起TCP串連，需要指定socket的協議為TCP/IP協議：

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)?

socket類在執行個體化時，接受4個參數：family=AF_INET，type=SOCK_STREAM，proto=0，_sock=None

第四個參數_sock是一個_realsocket 對象，如果指定了該對象，則會從該對象中繼承family、type、photo屬性，並且繼承delegate方法：("recv", "recvfrom", "recv_into", "recvfrom_into","send", "sendto”)。 _realsocket類是c實現的，所以只能看到標頭檔_realsocket.py。

前三個參數依次為：地址協議、流協議、介面協議（？）

建立了socket對象之後，通過connet方法建立串連：

s.connet((‘www.baidu.com’),80)

connet方法要求傳入一個地址，如果是IP類的socket，則需要傳入一個元組，包含地址（會被dns解析）和連接埠

建立串連之後，就可以發送請求。TCP協議是雙向串連的，雙方都可以發送資料，但是具體發送的規則有更加高層的協議，如http協議決定（http協議規則：必須有用戶端發送請求給伺服器，伺服器收到後才發資料給用戶端）：

s.send(‘GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\nConnection: close\r\n\r\n‘)

如上發送一條HTTP 1.1協議請求，擷取百度首頁的內容，請求發送後，百度伺服器就會響應請求，並且向我們發送首頁的內容，通過recv方法接收伺服器發來的資訊，並且指定單次接收的最大位元組數：

buffer = []
while True:
? ??d = s.recv(1024)
? ? if d:
? ? ? ? buffer.append(d)
? ? else:
? ? ? ? break
data = ‘‘.join(buffer)

如上data中包含了從伺服器中接收的全部資料，包括一個http頭，和真正需要接收的網頁本身，再發送請求時，我們以兩個斷行符號換行來分割http頭和接收到的網頁，所以將其從新分離即可得到百度首頁的內容：

header, html = data.split(‘\r\n\r\n‘, 1)

將其寫到檔案中：

with open(‘baidu.html‘, ‘wb‘) as f:
? ? f.write(html)

用瀏覽器開啟baidu.html，即可看到百度首頁的內容了

總指令碼如下：

__author__ = ‘liangzb‘
import socket
s = socket.socket(family=2,type=socket.SOCK_STREAM)
print type(s.family)
s2 = socket.socket(_sock=s)
print s2.family
s.connect((‘www.baidu.com‘,80))
s.send(‘GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.baidu.com\r\nConnection: close\r\n\r\n‘)
buffer = []
while True:
? ? d = s.recv(1024)
? ? if d:
? ? ? ? buffer.append(d)
? ? else:
? ? ? ? breakdata = ‘‘.join(buffer)
s.close()
# print data
header, html = data.split(‘\r\n\r\n‘, 1)
# print header
with open(‘baidu.html‘, ‘w‘) as f:
? ? f.write(html)

TCP服務端編程

伺服器和用戶端的區別就是伺服器需要接受來自不同用戶端的請求，並且分別作出響應，為了實現該過程，需要先建立一個綁定，綁定伺服器的ip地址和連接埠：

s.bind((‘127.0.0.1‘, 9999))

之後，調用listen方法監聽來自該連接埠訊息，傳入參數指定最大等待串連的數量：

listen(max_connection)

接下來，伺服器應該保持運行狀態，啟用一個死迴圈來接收來自用戶端的串連，accept方法可以接收來自用戶端的串連，並且返回用戶端的socket對象和地址。需要注意的是，對於每一個請求，都應該新開一條線程或者進程(win下只能開線程)來處理：

while True:
? ? sock, addr = s.accept()
? ? t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
? ? t.start()

編寫處理函數來響應請求：

def tcplink(sock, addr):
? ? print ‘Accept new connection from %s:%s...‘ % addr
? ? sock.send(‘Welcome!‘)
? ? while True:
? ? ? ? data = sock.recv(1024)
? ? ? ? time.sleep(1)
? ? ? ? if data == ‘exit‘ or not data:
? ? ? ? ? ? break
? ? ? ? sock.send(‘Hello, %s!‘ % data)
? ? sock.close()
? ? print ‘Connection from %s:%s closed.‘ % addr

服務端總指令碼如下：

__author__ = ‘liangzb‘
import threading
import socket
import time

def tcplink(sock, addr):
? ? print ‘Accept new connection from %s:%s...‘ % addr
? ? sock.send(‘Welcome!‘)
? ? while True:
? ? ? ? data = sock.recv(1024)
? ? ? ? time.sleep(1)
? ? ? ? if data == ‘exit‘ or not data:
? ? ? ? ? ? break
? ? ? ? sock.send(‘Hello, %s!‘ % data)
? ? sock.close()
? ? print ‘Connection from %s:%s closed.‘ % addr

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((‘127.0.0.1‘, 9999))
s.listen(5)
print ‘Waiting for connection...‘

while True:
? ? sock, addr = s.accept()
? ? t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
? ? t.start()

可以通過另外一個用戶端給該服務端發送訊息來測試，注意，這裡綁定的ip地址是127.0.0.1，是本地地址，只能是本機訪問

用戶端程式參考：

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((‘127.0.0.1‘, 9999))
print s.recv(1024)
for data in [‘Michael‘, ‘Tracy‘, ‘Sarah‘]:
? ? s.send(data)
? ? print s.recv(1024)
s.send(‘exit‘)
s.close()

原始碼來自：http://www.liaoxuefeng.com/ ，thanks to liaoxuefeng for share

運行效果：

UDP編程

協議是不確定串連可靠性的，socket流協議應該設定為：SOCK_DGRAM：

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

由於UDP協議的特徵，UDP的服務端在建立串連時，不需要調用listen方法，而是直接對接收到的請求作出回應，而用戶端的資訊，則又recvfrom方法返回的元組得到。在發送訊息時，也只需要通過sendto方法，將用戶端的地址作為第二個參數傳入。

而在UDP協議的用戶端，同樣不需要先經過串連，而是直接將準備好的請求發送到某一個地址，利用sendto方法，將服務端的地址作為第二個參數傳入，其他接收方式則和TCP相同。

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