网络编程
1、介绍
(一)、概述
网络编程也叫套接字编程, Socket编程, 就是用来实现 网络互联的 不同计算机上 运行的程序间 可以进行数据交互
(二)、三要素
-
IP地址: 设备(电脑, 手机, IPad, 耳机…)在网络中的唯一标识.
-
端口号: 程序在设备上的唯一标识.
-
协议: 通信(传输)规则
(三)、ip
概述
设备(电脑, 手机, IPad, 耳机…)在网络中的唯一标识
分类
-
按照 代数 划分:
IPv4: 4字节, 十进制来表示, 例如: 192.168.13.157
IPv6: 8字节, 十六进制来表示, 理论上来讲, 可以让地球上的每一粒沙子都有自己的IP. -
按照 Ipv4 常用类别划分:
城域网: 第1段是网络地址 + 后3段是主机地址, 例如: 10.0.0.0
广域网: 前2段是网络地址 + 后2段是主机地址, 例如: 10.21.0.0
局域网: 前3段是网络地址 + 后1段是主机地址, 例如: 192.168.13.*
命令
- 查看本机的IP:
ipconfig 适用于 windows系统
ifconfig 适用于 linux系统, Mac系统 - 测试网络连接是否通畅:
ping 主机地址 或者 域名
(四)、端口号
端口: 传输数据的通道, 每个程序都有. 类似于: 每个教室都有自己的门.
端口号: 程序在设备上的唯一标识.
范围: 0 ~ 65535, 其中0 ~ 1023已经被系统占用或者用作保留端口, 你自己在使用的时候, 尽量规避这个号段.
(五)、协议
协议有很多种，这里取最常见的TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)来举例介绍。
作用
通信双方都要遵守的通信规则
特点
- TCP
1. 面向有连接的.
2. 采用 流的方式传输数据, 理论上无大小限制.
3. 安全(可靠)协议.
4. 效率相对较低.
5. 区分客户端 和 服务器端.
- UDP
1. 面向无连接.
2. 采用 数据包 的方式传输数据, 有大小限制(每个包不超过64KB).
3. 不安全(不可靠)协议.
4. 效率相对较高.
5. 不区分客户端 和 服务器端, 叫: 发送端和接收端.
三次握手
1. 客户端像服务器端发出请求, 申请建立连接.
2. 服务器端校验客户端数据合法后, 给出客户端回执信息, 可以建立连接.
3. 客户端重新向服务器端发出请求, 建立连接.
四次挥手
因为TCP协议是双向的, 需要两个方向都断开, 即: A => B, B => A
命令行
查看本机端口号和协议: netstat -ano 如果是Linux或者Mac, netstat -anp all network Protocol(所有的网络端口)
(六)、socket通信
原理
通信两端都有自己的socket对象，数据在两个socket之间通过字节流(TCP)或者数据包(UDP)的方式传输。
服务器端
1. 创建服务器端Socket对象.
2. 绑定(服务器端的)ip和端口号, 元组形式.
3. 设置监听数量.
4. 等待客户端申请建立连接, 如果有客户端申请建立连接, 校验数据合法后, 会返回1个: (负责和该客户端交互的socket对象, 客户端的信息) 元组
5. 给客户端发送数据. 字节形式.
6. 接收客户端发送的数据. 字节形式.
7. 释放资源.
客户端
1. 创建客户端Socket对象.
2. 连接(服务器端的)ip和端口号, 元组形式.
3. 发送数据给服务器端.
4. 接受服务器端发送的数据. 回执信息.
5. 释放资源.
2、socket
(一)、创建socket对象
# 创建对象.
# object: 对象的意思
# 参1: Address Family: 地址族, 指定IP地址的协议, IPV4, IPV6, UNIX...
# 参2: Socket Type: 指定套接字的类型, TCP, UDP, UNIX...
# 这里的: socket.AF_INET: 指的是IpV4, socket.SOCK_STREAM: 指的是 字节流的方式.
socket_obj = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
(二)、编解码
编解码指的是 字符串 和 二进制数据之间相互转换.
编码: 字符串(我们能看懂的) ==> 二进制(计算机能看懂)
解码: 二进制(计算机能看懂) ==> 字符串(我们能看懂的)
(三)、收发一句话
客户端
import socket
# 在main中测试.
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建客户端Socket对象, 指定: 地址族, 传输类型.
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 连接(服务器端)地址和端口.
client_socket.connect(("127.0.0.1", 2121))
# 3. 接受服务器端发送的数据并打印.
# 分解版
# recv_data_bys = client_socket.recv(1024)
# recv_data = recv_data_bys.decode("utf-8")
# 合并版
recv_data = client_socket.recv(1024).decode("utf-8")
print(f'客户端收到: {recv_data}')
# 4. 给服务器端发送数据(回执信息).
client_socket.send('有内鬼, 终止交易! Over'.encode("utf-8"))
# 5. 关闭Socket对象.
client_socket.close()
服务器端
import socket
# 在main中编写.
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输类型.
# 参1: IPV4, 参2: 字节流
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 绑定地址和端口.
server_socket.bind(("127.0.0.1", 2121))
# 3. 设置监听数量. 范围: 1 ~ 128
server_socket.listen(5)
# 4. 等待客户端连接, 如有连接, 则返回: (和客户端交互的Socket对象, 客户端地址)
print('等待客户端连接中.....')
accept_socket, client_info = server_socket.accept()
# 5. 给客户端发送数据.
# accept_socket.send('Welcome to study socket!'.encode('utf-8'))
accept_socket.send(b'Welcome to study socket!')
# 6. 接受客户端发送的数据并打印.
recv_data_bys = accept_socket.recv(1024) # receive: 接收, 一次读取1024个字节
# 把字节转成字符串, 并打印.
recv_data = recv_data_bys.decode('utf-8')
print(f'服务器端收到 {client_info} 发送的信息: {recv_data}')
# 7. 关闭Socket对象.
accept_socket.close() # 一般只关闭 和客户端交互的socket对象.
# server_socket.close() # 服务器端socket对象一般不关闭.
上面的服务器收到一句话后，就会自动断开，不是很合理，优化为可以一次接收多个人的消息(同一时刻只能连接一个人)，不主动结束。
服务器端接收多客户端消息
import socket
# 在main中编写.
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建服务器端Socket对象, 指定: 地址族, 传输类型.
# 参1: IPV4, 参2: 字节流
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 绑定地址和端口.
server_socket.bind(("127.0.0.1", 2121))
# 3. 设置监听数量. 范围: 1 ~ 128
server_socket.listen(5)
while True:
try:
# 4. 等待客户端连接, 如有连接, 则返回: (和客户端交互的Socket对象, 客户端地址)
accept_socket, client_info = server_socket.accept()
# 5. 给客户端发送数据.
# accept_socket.send('Welcome to study socket!'.encode('utf-8'))
accept_socket.send(b'Welcome to study socket!')
# 6. 接受客户端发送的数据并打印.
recv_data_bys = accept_socket.recv(1024) # receive: 接收, 一次读取1024个字节
# 把字节转成字符串, 并打印.
recv_data = recv_data_bys.decode('utf-8')
print(f'服务器端收到 {client_info} 发送的信息: {recv_data}')
# 7. 关闭Socket对象.
accept_socket.close() # 一般只关闭 和客户端交互的socket对象.
# server_socket.close() # 服务器端socket对象一般不关闭.
except:
pass
此时客户端发送一句就会自动结束，而服务器端会一直运行，直到手动停止。平时我们发送消息时，一般主动结束才会结束，因此可以对代码做以下调整。
(四)、长连接
客户端和服务器端成功连接后, 可以一直收发数据, 而不用频繁的创建和销毁Socket对象.可以选择合适的时机, 销毁Socket对象
需求
客户端不断地给服务器端发送数据, 服务器端收到后并打印. 直至客户端发送 “886”, 结束程序
客户端
import socket
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建客户端Socket对象.
cli_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 连接服务器端. ip 和 端口号
cli_socket.connect(("127.0.0.1", 6666))
# 3. 发送数据到服务器端.
while True:
# 3.1 提示用户录入要发送的数据, 并接收.
data = input('请录入要发送的数据: ')
# 3.2 将其转成二进制形式, 发送给服务器端.
cli_socket.send(data.encode("utf-8"))
# 3.3 判断用户是否要退出.
if data == "886":
break
# 4. 释放资源.
cli_socket.close()
服务器端
import socket
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建服务器端Socket对象.
ser_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 绑定服务器端ip 和 端口号.
ser_socket.bind(("127.0.0.1", 6666))
# 3. 设置监听连接数.
ser_socket.listen(5)
# 4. 启动监听, 等待客户端建立连接.
accept_socket, client_info = ser_socket.accept()
# 5. 接收客户端发送的信息.
while True:
# 5.1 接收客户端发送的信息(二进制形式 => 字符串)
recv_data = accept_socket.recv(1024).decode("utf-8")
# 5.2 打印接收到的客户端的消息.
print(f'服务器端收到: {recv_data}')
# 5.3 判断客户端是否发送了"886", 如果是, 结束程序.
if recv_data == "886":
break
# 6. 释放资源.
accept_socket.close()
(五)、文件上传
客户端
import socket
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建客户端Socket对象.
cli_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 连接服务器端. ip 和 端口号
cli_socket.connect(("127.0.0.1", 8888))
# 3. 读取数据源文件的信息, 并发送数据到服务器端.
# with open('d:/绕口令.txt', 'rb') as src_f:
with open('d:/图片/a.jpg', 'rb') as src_f:
# 扩展: 你也可以考虑先把文件名发给服务器端, 然后再上传文件.
# cli_socket.send('绕口令.txt'.encode('utf-8'))
# 3.1 分批次读取, 一次读取 1024个字节.
while True:
# 3.2 具体的从文件中读取数据的动作.
data = src_f.read(1024)
# 3.3 将读取到的数据写给 => 服务器端.
cli_socket.send(data)
# 3.4 判断是否读取完毕.
if len(data) <= 0:
break
# 5. 释放资源.
cli_socket.close()
服务器端
import socket
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建服务器端Socket对象.
ser_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 绑定服务器端ip 和 端口号.
ser_socket.bind(("127.0.0.1", 8888))
# 3. 设置监听连接数.
ser_socket.listen(10)
# 4. 启动监听, 等待客户端建立连接.
accept_socket, client_info = ser_socket.accept()
# 5. 接收客户端的回执信息.
# 5.1 关联目的地文件, 用于把客户端的数据写到该文件中.
with open('./data/文件.txt', 'wb') as dest_f:
# 5.2 循环接收客户端写过来的文件数据.
while True:
# 5.3 具体的接收客户端数据的动作.
recv_data = accept_socket.recv(1024)
# 5.4 判断读取到的数据是否为空, 为空, 说明文件传输完毕.
if len(recv_data) <= 0:
break
# 5.5 把读取到的数据写入到目的地文件中.
dest_f.write(recv_data)
# 7. 释放资源.
accept_socket.close()
在现实使用过程中，多个客户端会往服务器端发送文件，因此我们需要改造一下服务器端代码。
服务器端持续监听
import socket
if __name__ == '__main__':
# 1. 创建服务器端Socket对象.
ser_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 2. 绑定服务器端ip 和 端口号.
ser_socket.bind(("120.0.0.1", 8888))
# 3. 设置监听连接数.
ser_socket.listen(10)
try:
count = 0 # 计数变量.
while True:
count += 1 # 走到这里, 说明是1个新文件.
# 拼接文件名
file_name = './data/文件_' + str(count) + '.jpg'
# 4. 启动监听, 等待客户端建立连接.
accept_socket, client_info = ser_socket.accept()
# 5. 接收客户端的回执信息.
# 5.1 关联目的地文件, 用于把客户端的数据写到该文件中.
with open(file_name, 'wb') as dest_f:
# 5.2 循环接收客户端写过来的文件数据.
while True:
# 5.3 具体的接收客户端数据的动作.
recv_data = accept_socket.recv(8192)
# 5.4 判断读取到的数据是否为空, 为空, 说明文件传输完毕.
if len(recv_data) <= 0:
break
# 5.5 把读取到的数据写入到目的地文件中.
dest_f.write(recv_data)
# 走到这里, 说明文件传输完毕.
print(f'服务器端收到 {client_info} 上传文件成功!')
# 7. 释放资源.
accept_socket.close()
except:
pass