2024.6.18

Python的网络编程

网络四层
在开始前,我们需要先了解一下我们在网络通信过程中的四个层次
在这里插入图片描述
我们上网产生的数据都是经过协议栈一层一层的封装然后经网卡发送到网络，经网络发送到服务端，然后服务端又是一层一层的解封装拿到自己想要的数据。

我们学习的tcp和udp都是基于IP(网际互连协议)实现的

IP
计算机在互联网时必须要有一个唯一的标识,这样才能确定数据能够唯一发送
这个标识就是ip
目前有两种格式,一种是ipv4,一种是ipv6
127.0.0.1
回环地址，通俗的讲，就是我们在主机上发送给127开头的IP地址的数据包会被发送的主机自己接收，根本传不出去，外部设备也无法通过回环地址访问到本机。本机内联络时,我们一般就用它表示自己的ip地址

端口
是用来区分计算机应用程序的一个整数
范围是0到66535,我们使用时一般用大一些的端口号以免和别的程序冲突.像8080,9999等

两种通讯方式的不同
TCP

在链接时会进行"三次握手"来确保通信的安全
它负责将两台计算机建立可靠链接,能够保证将信息安全送达.
是一种可靠的,一对一的,面向链接的通信协议

UDP
它是无连接的,就像发短信一样,只要知道对方的IP地址和端口好就可以发送
但是因此它不保证信息的安全,也不一定能数据到达接收方

套接字socket

在我们编程时,我们关心的是我们的应用程序的数据能不能正常的发送出去和接收服务端发回来的数据。
这就需要一个桥梁，一端连接操作系统的协议栈，一端连接用户的应用数据。socket就是这个桥梁。

套接指的是套接管，就是将两根水管套接起来的管子，然后“字”是此连接的数据标识，即一个WORD，所以套接字就是一个标识连接的数据体。

这里它套接的又是什么东西呢?
它包含着通信的目的IP地址、使用的传输层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。

Socket原意是“插座”。通过将这3个参数结合起来，与一个“插座”Socket绑定，应用层就可以和传输层通过套接字接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

Python中的socket模块

常用的方法

bind((ip,port)) 绑定IP地址和端口
listen(N) 开始TCP监听，N表示操作系统挂起的最大连接数量，取值范围1-5之间，一般设置为5
accept() 被动接收TCP客户端连接，阻塞式
connect((ip,port)) 主动初始化TCP服务器连接
recv(size) 接收TCP数据，返回值为字符串类型，size表示要接收的最大数据量
send(str) 发送TCP数据，返回值是要发送的字节数量
recvfrom() 接收UDP数据，返回值为一个元组(data,address)，data表示接收的数据，address表示发送数据的套接字地址
sendto(data,(ip,port)) 发送UDP数据，返回值是发送的字节数
close() 关闭套接字

我们发现,tcp和udp的使用方法不一样,所有要区分开使用

tcp版
我们先写服务器端

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('127.0.0.1', 8080))
s.listen(1)

while True:
    conn, addr = s.accept()
    print('Connected by', addr)
    data = conn.recv(1024)
    conn.sendall(b'Hello, world')
    conn.close()

我们注意到,服务器端要先绑定一个端口和ip地址,这个绑定的意义在于,告诉计算机去哪个IP地址找哪个应用端口来连接
之后就是监听,监听这个动作就是等待一个来连接的客户端
accept就是开始被动接受过来的链接,只有服务器这边通过了(accept)之后,客户端才能连接到服务器
recv就是接受传来的信息

然后我们再写客户端

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(('127.0.0.1', 8080))
s.sendall(b'Hello, world')
data = s.recv(1024)
s.close()
print('Received', repr(data))

这里和服务器很不一样,因为是客户端,毕竟客户是这样的,只需要负责connect到服务器就行了,服务器要做的就多了
然后连接好了我们就可以发送数据了,想接收数据也正常用recv就可以

udp版

import socket
server_address = ('192.168.31.54', 12345)
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    message = "祖国必定统一！"
    client_socket.sendto(message.encode(), server_address)#发送数据
    data,server = client_socket.recvfrom(1024)#接收数据