Python web编程 初识TCP UDP

Posted 2022-11-20 lesliechan

Python网络编程之初识TCP，UDP

这篇文章是读了《Python核心编程》第三版（Core Python Applications）的第二章网络编程后的自我总结。 如果有不到位或者错误的地方，还请大家积极指出。

首先谈谈TCP和UDP的不同
这个问题出现在很多次Python面试题中，以下答案是我根据书本来总结出的：

在谈该问题之前，我需要先简单说一下套接字的概念：
套接字是计算机网络数据结构，他体现了“通信端点的”概念。在任何类型的通信开始之前，网络应用程序必须创建套接字。可以将他们比作电话插孔，没有它将无法进行通信。
有两种类型的套接字：基于文件（AF_UNIX）和面向网络(AF_INET)的。总的来说，Python只支持AF_UNIX、AF_NETLINK、AF_TIPC和AF_INET家族。

下面进入正题，不管采用哪种地址家族（AF_INET等），都有两种不同风格的套接字连接。
第一种是面向连接的，这意味着在进行通信之前必须先建立一个连接。这种类型的通信也称为
虚拟电路或流套接字。
虚拟电路或流套接字：实现这类连接类型的主要协议是传输控制协议（即为TCP协议），为了创建TCP套接字，必须使用 SOCK_STREAM作为套接字类型。

除此之外还有一种风格的套接字连接，该类型与虚拟电路形成鲜明的对比，它是一种无连接的套接字。这种类型的通信也称为**数据报类型的套接字
数据报类型的套接字：实现该类连接类型的主要协议是用户数据报协议（即为UDP协议），为了创建UDP套接字，必须使用 SOCK_DGRAM 作为套接字类型。

下面说说两种套接字的不同，除了先前提到的TCP需要在通信前建立连接，UDP不需要外，我们需要只要，有得便有舍。
TCP的传输数据方式提供序列化的、可靠的和不重复的数据交付，而没有记录边界。这基本上意味着每条消息可以拆分成多个片段，并且每一条消息片段都能确保能够到达目的地，然后将它们按顺序组合在一起，最后将完整的消息传递给正在等待的应用程序。
UDP的传输方式，虽不要通信前建立连接，，但是在数据传输过程中，并无法保证他的顺序性、可靠性或重复性。However，数据报确实保存了记录边界，所以这意味着消息是以整体发送的。它的**优势**在于，不需要对虚拟电路那样的维护，所以节省很大一笔开销，成本即更加“低廉”。

 

简单了解完TCP和UDP，下面进入Python中的网络编程。
首先要了解Python中的 socket（）模块函数，这一块支持创建套接字。 接下来的代码全部基于Python3.X
socket的一般语法：
socket(socket_family, socket_type, protect=0)
其中，socket_family是AF_UNIX或者AF_INET, socket_type是SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM. protect 一般省略

import socket
# 创建TCP/IP套接字
TcpSock = socket(AF_INET， SOCK_STREAM)
# 创建UDP/IP套接字
UdpSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

下面结合之前所学知识，创建**TCP时间戳服务器和TCP时间戳客户端**，再次申明，以下代码全部基于Python3.X

 

# TCP时间戳服务器
# encoding = ‘utf-8‘
from socket import *
from time import ctime

HOST = ‘127.0.0.1‘ #或者 localhost
PORT = 25677 #该通信端口应该和客户端的通信端口一致，如果测试阶段出现[WinError 10048] 通常每个套接字地址(协议/网络地址/端口)只允许使用一次，可以改变这个数字范围为0~65535，小于1024的预留给了系统，尽量不要使用。
BUFSIZ = 1024 #1kb
ADDR = (HOST, PORT)


tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcpSerSock.bind(ADDR)
tcpSerSock.listen(5)


while True:
print(‘waiting for connection...‘)
tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()
print(‘...connected from:‘, addr)

while True:
data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)
if not data:
break


tcpCliSock.send(bytes(‘[%s] %s‘ % (ctime(), data.decode(‘utf-8‘)), ‘utf-8‘)) #这个地方一定要用bytes进行转换成字节，且要主要缩进问题
tcpCliSock.close()

tcpSerSock.close() #如果一直有客户端输入，该函数则一直不会调用。

 

 

# TCP时间戳客户端
# encoding = ‘utf-8‘
from socket import *

HOST = ‘127.0.0.1‘
PORT = 25677
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)


tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcpCliSock.connect(ADDR)


while True:
data = input(‘> ‘)
if not data:
break


tcpCliSock.send(bytes(data, ‘utf-8‘))    #同样要用bytes函数转换成字节
data = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)

if not data:
break

print(data.decode(‘utf-8‘))    #打印时间戳信息，需要转换成字符串显示在控制台上

tcpCliSock.close()

 

 

下面是**UDP时间戳服务器和UDP时间戳客户端**：

#UDP时间戳服务器
# encoding = ‘utf-8‘

from socket import *
from time import ctime

HOST = ‘‘
PORT = 23135
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST,PORT)

udpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
udpSerSock.bind(ADDR)

while True:
print(‘waiting for message...‘)

data, addr = udpSerSock.recvfrom(BUFSIZ)

udpSerSock.sendto(bytes(ctime(), ‘utf-8‘), addr)


print(‘...received from and returned to:‘ , addr)

udpSerSock.close()

 

#UDP时间戳客户端
# encoding = ‘utf-8‘

from socket import *

HOST = ‘localhost‘

PORT = 23135

BUFSIZ = 1024

ADDR = (HOST,PORT)

udpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) #与TCP不同的是不用connect

while True:
data = input(‘> ‘)
if not data:
break

udpCliSock.sendto(bytes(data,‘utf-8‘),ADDR)
data, ADDR = udpCliSock.recvfrom(BUFSIZ)
if not data:
break

print(data.decode(‘utf-8‘))

udpCliSock.close()

 

 

所以，是先运行服务器，还是先运行客户端呢？ 毫无疑问，**首先启动服务器（在任何客户端想要试图连接之前）**

以下是运行截图：
TCP时间戳服务器：

 

 

TCP时间戳客户端：

 

 

UDP时间戳服务器：

 

 

UDP时间戳客户端：

 

 

后续会继续更改完善文章，包括对代码的注释等，如果有任何问题，欢迎大家在下方留言！~

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