Python网络编码——聊天小工具

代码如下，想偷懒就偷懒吧。

霖檬ing

1267人浏览 · 2025-05-26 14:48:53

霖檬ing · 2025-05-26 14:48:53 发布

基本概念

‌一、TCP（Transmission Control Protocol）‌

‌二、UDP（User Datagram Protocol）‌

基本概念

‌一、TCP（Transmission Control Protocol）‌

1. 核心特性

‌面向连接‌：通信前需通过 ‌三次握手‌ 建立连接，通信后通过 ‌四次挥手‌ 断开连接。
‌可靠传输‌：通过确认机制（ACK）、超时重传、流量控制（滑动窗口）和拥塞控制保证数据可靠性。
‌有序传输‌：数据按发送顺序到达接收端。
‌全双工通信‌：双方可同时发送和接收数据。

2. 三次握手流程

Client            Server 
|--- SYN=1, seq=x -->| 
|<-- SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1 --| 
|--- ACK=1, seq=x+1, ack=y+1 -->|

3. 四次挥手流程

Client            Server 
|--- FIN=1, seq=u -->| 
|<-- ACK=1, seq=v, ack=u+1 --| 
|<-- FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1 --| 
|--- ACK=1, seq=u+1, ack=w+1 -->|

4. 典型应用场景

Web 浏览器（HTTP/HTTPS）
文件传输（FTP）
电子邮件（SMTP/POP3）

‌二、UDP（User Datagram Protocol）‌

1. 核心特性

‌无连接‌：无需建立连接，直接发送数据。
‌不可靠传输‌：不保证数据到达、不保证顺序、不检测丢包。
‌高效性‌：头部仅 8 字节（TCP 头部 20-60 字节），传输开销小。
‌支持广播/组播‌：可同时向多个目标发送数据。

2. 数据报文结构

+--------+--------+--------+--------+ 
| Source Port | Destination Port | 
| Length | Checksum | 
| Data... | 
+------------------------------------+

3. 典型应用场景

实时音视频传输（Zoom/Skype）
DNS 查询
在线游戏（实时位置同步）

‌三、Socket‌

1. 概念本质

‌操作系统提供的网络编程接口‌：介于应用层和传输层之间的抽象层。
‌端点标识‌：由 IP 地址 + 端口号唯一标识。
‌支持协议‌：可配置为 TCP 或 UDP 模式。

2. Socket 类型

类型	协议	特性
SOCK_STREAM	TCP	可靠、有序、面向连接
SOCK_DGRAM	UDP	不可靠、无序、无连接
SOCK_RAW	-	原始套接字（操作IP层）

3. 关键函数（以C为例）

‌TCP Server‌: socket() -> bind() -> listen() -> accept() -> recv()/send()
‌TCP Client‌: socket() -> connect() -> send()/recv()
‌UDP‌: socket() -> bind() -> recvfrom()/sendto()

4. 编程模型对比

	TCP	UDP
连接性	需要维护连接状态	无状态
数据边界	流式数据（需处理粘包）	数据报（自带边界）
性能	高可靠性但延迟较高	低延迟但可能丢包

‌四、核心对比表格‌

特性	TCP	UDP
连接方式	面向连接	无连接
可靠性	可靠传输（确认+重传）	最大努力交付
数据顺序	保证顺序	不保证顺序
头部大小	20-60 字节	8 字节
传输速度	较慢（需握手和确认）	极快
流量控制	滑动窗口机制	无
拥塞控制	多种算法（如Reno、Cubic）	无
适用场景	文件传输、网页浏览	实时视频、DNS查询

‌五、关键问题解析‌

‌TCP粘包问题‌：
- 原因：TCP是字节流协议，不保留消息边界。
- 解决方案：
  - 固定长度消息
  - 分隔符（如\n）
  - 消息头声明长度（如HTTP协议）
‌UDP的可靠性实现‌：
- 需在应用层添加：序列号、确认机制、重传策略（类似QUIC协议）
‌Socket的复用技术‌：
- 端口复用：setsockopt(SO_REUSEADDR)
- IO多路复用：select/poll/epoll（Linux）或 kqueue（BSD）

‌六、总结建议‌

‌选择TCP‌：当需要数据完整性和顺序性（如金融交易）
‌选择UDP‌：当需要低延迟和可容忍部分丢包（如直播、VoIP）
‌Socket编程要点‌：
- TCP需处理连接生命周期
- UDP需处理报文分片（MTU限制）
- 始终考虑网络字节序转换（htonl/ntohl）

案例部署

TCP编程

服务端

代码如下，想偷懒就偷吧：

import socket

host='192.168.137.101'
port=33333

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#前为模块，后为函数,AF_INET表示IPv4，sock_stream表示TCP协议
s.bind((host,port))

s.listen(1) #允许建立链接数

sock,addr=s.accept()

print('链接成功')

info=sock.recv(1024).decode()
#允许接收数据文件大小，单位字节         decode[解码]，encode【编码】

while info != 'bye':    #info:客户向服务端发送的消息
        if info:
            print('接收的信息为：'+info )   #+:变量的拼接
            send_data=input('输入信息：')
            send_data=str(send_data)    #转化为纯字符串
            sock.send(send_data.encode())
            if send_data=='bye':
                break
        info=sock.recv(1024).decode()
sock.close()    #断开链接
s.close()

客户端

代码如下，想偷懒就偷懒吧

import socket
s=socket.socket()

host='192.168.137.101'
port=33333

s.connect((host,port))

print('链接成功')

info='' #客户info开始可定义为空
while info != 'bye':
        send_data=input('请输入相应的信息：')

        send_data=str (send_data)
        s.send(send_data.encode())
        if send_data =='bye':
             break
        info=s.recv(1024).decode()    #发送编码，接收解码
        print('接收信息为：' +info)
s.close()

UDP部署

服务端

代码如下：

import socket

host='192.168.137.101'
port=33333

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
s.bind((host,port))

print("服务端已启动")

while True:
    data,addr=s.recvfrom(1024)
    print(f"收到来自{addr}的消息：{data.decode()}")
    if data.decode() =='bye':
        break
    reply =input("回复消息：")
    s.sendto(reply.encode(),addr)

s.close

客户端

代码如下：

import socket

host='192.168.137.101'
port=33333

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while   True:
    msg=input("输入消息：")
    s.sendto(msg.encode(),(host,port))
    if msg =='bye':
        break
    data,addr=s.recvfrom(1024)
    print(f"收到回复：{data.decode()}")

s.close()

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