Socket-Netzwerkprogrammierung in Python

Was ist das Internet?

Ein Netzwerk besteht aus Knoten und Verbindungen, die viele Objekte und ihre Verbindungen darstellen. In der Mathematik ist ein Netzwerk eine Art Graph, der sich im Allgemeinen speziell auf gewichtete Graphen bezieht. Neben der mathematischen Definition hat das Netzwerk auch eine spezifische physikalische Bedeutung, das heißt, das Netzwerk ist ein Modell, das von einer bestimmten Art praktischer Probleme abstrahiert wird. Im Computerbereich ist das Netzwerk eine virtuelle Plattform für die Übertragung, den Empfang und den Austausch von Informationen. Es verbindet Informationen von verschiedenen Punkten, Oberflächen und Körpern und realisiert so die gemeinsame Nutzung dieser Ressourcen. Das Internet ist die wichtigste Erfindung in der Geschichte der menschlichen Entwicklung und verbessert die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie sowie der menschlichen Gesellschaft.

Drei Elemente der Netzwerkkommunikation

IP-Adresse
wird zur Darstellung eines unabhängigen Hosts verwendet
Die spezielle IP-Adresse 127.0.0.1 oder localhost (gibt lokale Loopback-Adresse, reservierte Adresse usw. an) kann für lokale Tests verwendet werden

Portnummer
Um Daten an die von der anderen Partei angegebene Anwendung zu senden und diese Anwendungen zu identifizieren, werden diese Netzwerkanwendungen mit Nummern identifiziert. Der Einfachheit halber werden diese Nummern Ports genannt

Übertragungsprotokoll
TCP-Protokoll: Übertragungssteuerungsprotokoll
ist verbindungsorientiert: Vor der Übertragung muss eine Verbindung hergestellt werden.
Während des Verbindungsprozesses wird eine große Datenmenge übertragen.
Die Verbindung erfolgt über einen Drei-Wege-Handshake, was eine sichere und zuverlässige Verbindung darstellt.
Die Übertragung Die Geschwindigkeit ist langsam und die Effizienz gering.
UDP-Protokoll: Benutzerübertragungsprotokoll
Für verbindungslos: Der Übertragungsprozess erfordert nicht den Aufbau einer Verbindung zum Übertragen.
Die Größe der einzelnen Daten Die Übertragung ist auf 64 KB begrenzt.
Der Übertragungsprozess ist unzuverlässig.
Schnelle Übertragungsrate und hohe Effizienz.

SOCKET-Netzwerkprogrammierung WEB-Applet

import socket
def handle_request(client):
 buf = client.recv(1024)
 client.send(bytes("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n",'utf8'))
 client.send(bytes("Hello, World",'utf8'))

def main():
 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 sock.bind(('localhost', 8080))
 sock.listen(5)

 while True:
  connection, address = sock.accept()
  handle_request(connection)
  connection.close()


if __name__ == '__main__':
 main()

Python bietet zwei Ebenen von Zugriffsnetzwerkdiensten:

Der Low-Level-Netzwerkdienst Unterstützt grundlegende Sockets, die die Standard-BSD-Sockets-API bereitstellen und auf alle Methoden der zugrunde liegenden Socket-Schnittstelle des Betriebssystems zugreifen können. High-Level-Netzwerkdienstmodul SocketServer, das Server-Center-Klassen bereitstellt, um die Entwicklung von Netzwerkservern zu vereinfachen.

Was ist ein Socket?

Socket wird auch „Socket“ genannt. Anwendungen stellen in der Regel über „Sockets“ Anfragen an das Netzwerk oder reagieren darauf Kommunikation zwischen Hosts oder zwischen Prozessen auf einem Computer.

Socket()-Funktion:

socket.socket([family[, type[, proto]]])

Parameter

Familie: Die Socket-Familie kann vom Typ AF_UNIX oder AF_INET sein: Der Socket-Typ kann in SOCK_STREAM oder SOCK_DGRAM unterteilt werden, je nachdem, ob er verbindungsorientiert oder nicht verbindungsorientiert ist.

Kommunikationsprozess

Socket-integrierte Methoden

#######server端##########

import socket

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.bind(address)
sk.listen(3)

while True:
 conn, addr = sk.accept()
 while True:
  try:
   data = conn.recv(1024)
   print(str(data, 'utf8'))
   if not data:
    break
   inp = input(">>>")
   conn.send(bytes(inp, 'utf8'))
  except Exception:
   break

conn.close()

##########Client端###########
import socket

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.connect(address)
while True:
 inp = input(">>>")
 if inp == "exit":
  break
 sk.send(bytes(inp, 'utf8'))
 data = sk.recv(1024)
 print(str(data, 'utf8'))
sk.close()

s.bind()    绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()  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。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()  被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex()  connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数
s.recv()    接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()    发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall() 完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvform()    接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()  发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close()   关闭套接字
s.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)   设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])    返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)   设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()  返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()  返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()    创建一个与该套接字相关连的文件

实例

#########Server端##########

import socket
import subprocess

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.bind(address)
sk.listen(3)


while True:
 conn, addr = sk.accept()
 while True:
  try:
   data = conn.recv(1024)
  except Exception:
   break
  if not data:
   break

  # print(str(data, 'utf8'))
  # data = str(data, 'utf8')#解码同decode
  obj = subprocess.Popen(data.decode('utf8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
  ssh_result = obj.stdout.read()
  result_len = bytes(str(len(ssh_result)),'utf8')
  conn.send(result_len)

  conn.send(ssh_result)

conn.close()


#########Client#########


import socket

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.connect(address)

while True:
 inp = input(">>>")
 if inp == "exit":
  break
 sk.send(bytes(inp, 'utf8'))
 result_len = int(str(sk.recv(1024), 'utf8'))
 print(result_len)
 data = bytes()
 while len(data) != result_len:
  recv = sk.recv(1024)
  data += recv
 print(str(data, 'gbk'))
sk.close()

文件上传

Server

import socket
import os

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.bind(address)
sk.listen(3)

BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))

while True:
 conn, addr = sk.accept()
 while True:
  data = conn.recv(1024)
  cmd, file_name, file_size = str(data, 'utf8').split('|')
  path = os.path.join(BASE_DIR, 'model', file_name)
  file_size = int(file_size)

  f = open(path, 'ab')
  has_recv = 0
  while has_recv != file_size:
   data = conn.recv(1024)
   f.write(data)
   has_recv += len(data)
  f.close()

Client

import socket
import os

sk = socket.socket()
address = ('127.0.0.1', 8000)
sk.connect(address)

BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))

while True:
 inp = input(">>>>").strip()
 path = os.path.join(BASE_DIR, inp)

 file_name = os.path.basename(path)
 file_size = os.stat(path).st_size
 file_info = 'post|%s|%s' % (file_name, file_size)
 sk.sendall(bytes(file_info, 'utf8'))

 f = open(path, 'rb')
 has_sent = 0
 while has_sent != file_size:
  data = f.read(1024)
  sk.sendall(data)
  has_sent += len(data)

 f.close()
 print("上传成功")

socketserver

socketserver模块简化了网络编程服务程序的任务，同时SocketServer模块也是Python标准库中很多服务器框架的基础。

学习它的最好办法是自己浏览一遍它的源码。

首先先看一下如何去运用

import socketserver

class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):
 def handle(self):
  print("服务端启动")
  while True:
   conn = self.request

   while True:
    data = conn.recv(1024)
    print(str(data, 'utf8'))
    inp = input(">>>>>")

    conn.sendall(bytes(inp, 'utf8'))
   conn.close()

if __name__ == '__main__':
 server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8080), MyServer)
 server.serve_forever()

server

import socket

sk = socket.socket()

address = ('127.0.0.1', 8080)

sk.connect(address)
print("客户端启动")

while True:
 inp = input(">>>>>")
 sk.sendall(bytes(inp, 'utf8'))
 if inp == "q":
  break
 data = sk.recv(1024)
 print(str(data, 'utf8'))
sk.close()

此代码简单的实现了server端能同时和多个client聊天的功能。

我们在看源码前，首先要明确的是它分了几个类及每个类的功能作用等。

There are five classes in an inheritance diagram, four of which represent
synchronous servers of four types:

 下面的就不一一详细说了，想要了解的更透彻，还是看一遍源码吧。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支PHP中文网。

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