网络编程 - 涛哥聊Python涛哥聊Python

网络编程是一种使计算机通过网络互相通信的编程实践。在Python中，可以利用内置模块如socket来实现网络编程，使得开发者能够创建客户端和服务器应用，实现数据的发送和接收。

基本概念

Socket编程

Socket是网络编程的核心，它是支持TCP/IP和其他网络协议通信的基础。Python的socket模块提供了丰富的方法来支持Socket通信。

创建Socket：使用socket.socket()可以创建一个Socket对象。
绑定地址：bind()方法用于绑定地址（IP地址和端口号）到Socket上。
监听连接：listen()方法使Socket进入监听状态，等待客户端的连接请求。
接受连接：accept()方法被用于接受客户端的连接请求。
发送和接收数据：send()和recv()方法分别用于网络间的数据发送和接收。

TCP和UDP

TCP（传输控制协议）：是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。在Python中，使用socket.SOCK_STREAM来表示TCP。
UDP（用户数据报协议）：是一种无连接的传输协议，适用于不要求可靠传输的应用，例如实时视频流。在Python中，使用socket.SOCK_DGRAM来表示UDP。

Socket 对象方法

类别	方法	描述
创建	`socket()`	创建新的socket对象。
配置	`bind(address)`	绑定地址（IP地址和端口号）到socket。
	`listen([backlog])`	开始TCP监听。`backlog`指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。
	`connect(address)`	客户端用来连接到服务器地址。
	`connect_ex(address)`	和`connect(address)`类似，但返回错误码而不是抛出异常。
数据传输	`accept()`	接受TCP客户端连接，返回`(conn, address)`，其中`conn`是新的socket对象。
	`send(bytes)`	发送TCP数据。返回实际发送的字节数。
	`recv(bufsize)`	接收TCP数据。`bufsize`指定要接收的最大数据量。
	`sendto(bytes, address)`	发送UDP数据。将数据发送到指定地址。
	`recvfrom(bufsize)`	接收UDP数据。返回`(bytes, address)`。
	`sendall(bytes)`	发送TCP数据，尝试发送所有数据，可能会多次调用底层发送函数。
状态检查	`setblocking(flag)`	设置阻塞或非阻塞模式。`flag`为`True`时阻塞，`False`时非阻塞。
	`getsockopt(level, optname)`	获取socket选项的值。
	`setsockopt(level, optname, value)`	设置给定socket选项的值。
关闭	`close()`	关闭socket连接。
其他	`getpeername()`	返回远程连接的端口和地址。
	`getsockname()`	返回socket自己的地址和端口。
	`fileno()`	返回socket的文件描述符。
	`shutdown(how)`	关闭连接的一部分，`how`可以是`SHUT_RD`、`SHUT_WR`、`SHUT_RDWR`。

实践应用

创建TCP服务器

一个简单的TCP服务器可以接受客户端请求，接收数据并发送响应。

import socket

# 创建Socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定地址和端口号
host = 'localhost'
port = 12345
server_socket.bind((host, port))

# 开始监听
server_socket.listen()

print(f'服务器开始在 {host}:{port} 上监听...')

# 接受客户端连接
client_socket, addr = server_socket.accept()
print(f'连接到 {addr}')

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f'接收到的数据: {data.decode("utf-8")}')

# 发送数据
client_socket.send(b'Hello, client!')

# 关闭连接
client_socket.close()
server_socket.close()

创建TCP客户端

一个简单的TCP客户端可以连接到服务器，发送数据并接收响应。

import socket

# 创建Socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器
host = 'localhost'
port = 12345
client_socket.connect((host, port))

# 发送数据
client_socket.send(b'Hello, server!')

# 接收响应
data = client_socket.recv(1024)
print(f'从服务器接收到的数据: {data.decode("utf-8")}')

# 关闭连接
client_socket.close()

使用UDP进行通信

UDP客户端和服务器的编程模式与TCP不同，因为UDP是无连接的。

UDP服务器

import socket

# 创建UDP Socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定地址和端口号
host = 'localhost'
port = 12345
server_socket.bind((host, port))

print(f'UDP服务器开始在 {host}:{port} 上监听...')

# 接收数据
data, addr = server_socket.recvfrom(1024)
print(f'从 {addr} 接收到的数据: {data.decode("utf-8")}')

# 发送数据
server_socket.sendto(b'Hello, UDP client!', addr)

# 关闭Socket
server_socket.close()

UDP客户端

import socket

# 创建UDP Socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 目标服务器地址和端口号
host = 'localhost'
port = 12345

# 发送数据
client_socket.sendto(b'Hello, UDP server!', (host, port))

# 接收响应
data, server = client_socket.recvfrom(1024)
print(f'从服务器接收到的数据: {data.decode("utf-8")}')

# 关闭Socket
client_socket.close()

随着互联网的发展，网络编程已成为开发中不可或缺的一部分。Python因其简洁的语法和强大的标准库，在网络编程方面提供了广泛的支持。通过使用Python，开发者可以轻松构建网络应用，如Web服务器、聊天应用、远程控制和数据传输程序。

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