Python 网络编程

定义：Socket 是网络通信的端点，用于不同主机或同一主机的进程间通信。核心要素地址族AF_INET（IPv4）、AF_INET6（IPv6）。协议类型（TCP）、SOCK_DGRAM（UDP）。通信流程服务器：创建 Socket → 绑定 IP 和端口 → 监听连接 → 接受连接 → 收发数据。客户端：创建 Socket → 连接服务器 → 收发数据。

伤不起bb

1439人浏览 · 2025-05-26 11:29:52

伤不起bb · 2025-05-26 11:29:52 发布

一、网络基础

网络编程是指通过计算机网络进行信息交换与通信的技术，网络通信依赖于网络协议，网络协议规定了数据传输的格式、方法以及数据交互的规则。最常见的通信协议是TCP和UDP！。

1. TCP 协议

特点：
- 可靠传输：通过三次握手建立连接，确保数据完整性和顺序。
- 面向连接：通信前需建立稳定的端到端连接。
- 流式传输：数据以字节流形式传输，自动处理分包和重组。
- 适用场景：文件传输、网页访问（HTTP）、邮件（SMTP）等需要高可靠性的场景。
核心机制：
- 三次握手：客户端与服务器确认双方收发能力。
- 流量控制：通过滑动窗口机制避免接收方缓冲区溢出。
- 拥塞控制：动态调整发送速率防止网络拥堵。

2. UDP 协议

特点：
- 无连接：无需建立连接，直接发送数据包。
- 不可靠传输：不保证数据到达顺序或是否丢失。
- 高效性：头部开销小（仅8字节），传输延迟低。
- 适用场景：实时音视频、在线游戏、DNS查询等对实时性要求高的场景。

与 TCP 对比：

特性	TCP	UDP
连接方式	面向连接	无连接
可靠性	高	低
传输效率	低（握手、重传）	高
数据边界	字节流（无明确边界）	数据报（保留边界）

3. Socket 简介

定义：Socket 是网络通信的端点，用于不同主机或同一主机的进程间通信。
核心要素：
- 地址族：AF_INET（IPv4）、AF_INET6（IPv6）。
- 协议类型：SOCK_STREAM（TCP）、SOCK_DGRAM（UDP）。
通信流程：
- 服务器：创建 Socket → 绑定 IP 和端口 → 监听连接 → 接受连接 → 收发数据。
- 客户端：创建 Socket → 连接服务器 → 收发数据。

二、TCP编程

在TCP编程中，客户端和服务器之间的通信需要经过连接的建立和断开。

1. TCP 客户端示例

import socket

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

try:
    # 连接服务器（IP 和端口需与服务器一致）
    client_socket.connect(("127.0.0.1", 8888))
    
    # 发送数据（需编码为字节流）
    client_socket.send("Hello Server!".encode("utf-8"))
    
    # 接收响应（缓冲区大小设为 1024）
    response = client_socket.recv(1024)
    print("收到服务器响应:", response.decode("utf-8"))

except ConnectionRefusedError:
    print("连接被拒绝，请检查服务器是否启动！")
finally:
    client_socket.close()  # 关闭连接

2. TCP 服务器示例

import socket
import threading

# 创建 TCP Socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  # 允许端口复用

# 绑定 IP 和端口
server_socket.bind(("0.0.0.0", 8888))  # 0.0.0.0 表示监听所有网络接口
server_socket.listen(5)  # 设置最大等待连接数

print("服务器启动，等待客户端连接...")

def handle_client(client_socket, addr):
    """处理客户端连接"""
    print(f"客户端 {addr} 已连接")
    try:
        while True:
            data = client_socket.recv(1024)  # 接收数据
            if not data:
                break
            print(f"收到来自 {addr} 的消息:", data.decode("utf-8"))
            client_socket.send("消息已收到".encode("utf-8"))  # 发送响应
    except ConnectionResetError:
        print(f"客户端 {addr} 异常断开")
    finally:
        client_socket.close()

# 循环接受客户端连接
while True:
    client_socket, addr = server_socket.accept()  # 阻塞等待连接
    # 为每个客户端创建新线程
    threading.Thread(target=handle_client, args=(client_socket, addr)).start()

三、UDP 编程

最大区别技术在于UDP不需要建立连接，客户端和服务器直接发送和接受数据。

1. UDP 客户端示例

import socket
def udp_client():
#创建 UDP 客户端 socket
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
#发送数据
message = 'Hello, UDP Server'
client_socket.sendto (message.encode ('utf-8'), ('127.0.0.1', 12345)) # 发送数据并指定目标地址
#接收服务器响应
response, server_address = client_socket.recvfrom (1024) # 接收数据和服务器地址
print ('Received from server:', response.decode ('utf-8'))
#关闭 socket
client_socket.close()
if name == 'main':
udp_client()

2. UDP 服务器示例

import socket
def udp_server():
#创建 UDP 服务器 socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
#绑定服务器地址和端口
server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))
print('Server is listening...')
while True:
#接收客户端消息
message, client_address = server_socket.recvfrom (1024) # 接收数据和客户端地址
print (f'Received message: {message.decode ("utf-8")}')
#发送响应
server_socket.sendto (b'Hello, UDP Client', client_address) # 向客户端发送响应
if name == 'main':
udp_server ()

四、小案例：简易聊天应用

1. TCP 聊天客户端

import socket

host = '192.168.10.101'  # 服务器IP地址
port = 12345             # 端口号

# 创建TCP套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
s.connect((host, port))
print(f"已连接到服务器 {host}:{port}")

# 发送和接收消息
send_data = input('输入消息（输入bye结束）：')
s.send(send_data.encode())  # 发送消息给服务器
while send_data != 'bye':
    info = s.recv(1024).decode()  # 接收服务器消息
    if info:
        print(f'收到服务器消息：{info}')
        if info == 'bye':
            break
        send_data = input('输入消息（输入bye结束）：')
        s.send(send_data.encode())  # 发送消息给服务器

# 关闭连接
s.close()

2. TCP 聊天服务器

import socket

host = '192.168.10.101'  # 服务器IP地址
port = 12345             # 端口号

# 创建TCP套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定IP和端口
s.bind((host, port))
# 开始监听，最大连接数为1
s.listen(1)

print(f"服务器启动，监听地址：{host}:{port}")
print("等待客户端连接...")

# 接受客户端连接
sock, addr = s.accept()
print(f"客户端 {addr} 连接成功")

# 接收和发送消息
info = sock.recv(1024).decode()  # 接收客户端消息
while info != 'bye':
    if info:
        print(f'收到客户端消息：{info}')
        send_data = input('回复消息：')
        sock.send(send_data.encode())  # 发送消息给客户端
        if send_data == 'bye':
            break
    info = sock.recv(1024).decode()  # 继续接收客户端消息

# 关闭连接
sock.close()
s.close()

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