Python如何實作UDP和TCP通訊？

1. UDP

UDP是一種無連接的、不可靠的傳輸協議，相較於TCP，UDP具有資料傳輸速度快、傳輸延遲小等優點，但不保證資料的可靠傳輸，需要應用層進行資料重傳、校驗等處理。

下面是一個簡單的UDP發送範例程式碼：

import socket

UDP_IP = '127.0.0.1'   # 目标IP地址
UDP_PORT = 5005        # 目标端口号
MESSAGE = b"Hello, World!"   # 要发送的数据

# 创建UDP套接字
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 发送数据
sock.sendto(MESSAGE, (UDP_IP, UDP_PORT))

# 关闭套接字
sock.close()

下面是一個簡單的UDP接收範例程式碼：

import socket

UDP_IP = '127.0.0.1'   # 监听IP地址
UDP_PORT = 5005        # 监听端口号

# 创建UDP套接字
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定套接字到指定IP地址和端口号
sock.bind((UDP_IP, UDP_PORT))

# 接收数据
data, addr = sock.recvfrom(1024)   # 一次最多接收1024字节的数据

print("Received message:", data)

# 关闭套接字
sock.close()

需要注意的是，在UDP通訊中，由於封包的大小限制，可能需要對傳送的資料進行分片處理，同時也需要對接收到的資料進行快取和拼接處理，以確保資料的完整性。

在IPv4網路中，UDP封包的最大長度為64KB（65535位元組），其中包含IP頭部和UDP頭部的大小。在實際應用中，由於網路設備和作業系統的限制，UDP封包的大小通常會受到一些限制。例如，某些路由器和防火牆可能會限制UDP封包的最大長度，而某些作業系統也可能會對UDP封包進行一些限制。

使用UDP進行資料傳輸時，需要注意資料包的大小限制，盡量避免發送過大的資料包。可以使用getsockopt()方法查詢系統對UDP資料包大小的限制，例如：

import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
max_size = sock.getsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_SNDBUF)
print(f"Max size of UDP packet: {max_size} bytes")

2. TCP

TCP是一種可靠的、面向連接的傳輸協議，提供了數據傳輸的可靠性和完整性保障，但是傳輸效率相對較低。

下面是一個簡單的TCP服務端和客戶端範例程式碼：

TCP服務端：

import socket

# 设置IP地址和端口号
IP = '127.0.0.1'
PORT = 8888

# 创建TCP套接字
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定IP地址和端口号
sock.bind((IP, PORT))

# 开始监听
sock.listen(1)

print(f"Server listening on {IP}:{PORT}...")

# 接受客户端连接
conn, addr = sock.accept()
print(f"Connected by {addr[0]}:{addr[1]}")

# 接收数据
data = conn.recv(1024)
print(f"Received data: {data.decode()}")

# 发送数据
msg = b"Hello, Client!"
conn.sendall(msg)

# 关闭连接
conn.close()

TCP客戶端：

import socket

# 设置IP地址和端口号
IP = '127.0.0.1'
PORT = 8888

# 创建TCP套接字
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接服务器
sock.connect((IP, PORT))

# 发送数据
msg = b"Hello, Server!"
sock.sendall(msg)

# 接收数据
data = sock.recv(1024)
print(f"Received data: {data.decode()}")

# 关闭连接
sock.close()

需要注意的是，在TCP通訊中，資料的傳輸需要透過連接來進行，因此需要先建立連接，然後進行資料傳輸，最後再關閉連接。由於TCP是面向連接的傳輸協議，因此需要進行三次握手等複雜的連接建立過程，相比於UDP效率較低，但是可靠性更高。

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