python3高级系列04：网络编程

本节我们讨论下python中的网络编程，基本内容包括

1. TCP/UDP协议

2. 套接字socket

3. TCP编程

4. UDP编程

阅读大约需耗时5min，请合理安排阅读时间。

TCP/UDP协议

TCP和UDP都是OSI七层模型中传输层协议，简单来说就是扔包，携带着源计算机IP地址和端口号，以及目标计算机IP地址和端口号。

TCP是面向连接的协议，会经过3次握手建立可靠的连接，保证数据完整顺序到达目标地址。UDP是面向无连接的协议，使用UDP时无需建立连接，只需知道对方IP地址和端口，就可以直接扔包，UDP虽传输数据不可靠(相对而言)但传输速度较快。

套接字socket

网络通信基本都是使用socket，俗称套接字，类似文件句柄，套接字是一个通信句柄，用来实现不同程序、不同计算机(虚拟机)之间的通信。

#coding:utf-8
import socket
sc = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sc.bind(('127.0.0.1',8080))
sc.listen(5)
while True:
  conn,addr = sc.accept()
  data = conn.recv(1024)
  print(addr,data)
  conn.sendall(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n'+'你好，小麦'.encode(encoding='GBK'))
  conn.close()

上面我们使用socket模块创建socket，这里模拟的是服务端程序。例如我们上网浏览网页，就是通过浏览器请求服务器资源，浏览器可以称之为客户端，浏览器地址栏url就是服务器资源路径。我们使用浏览器访问127.0.0.1:8080可以看到如下响应。

TCP编程

上面我们是使用socket创建TCP服务端程序，使用浏览器充当客户端进行访问，模拟两个程序之间通信。我们也可以通过socket创建TCP客户端程序，直接用socket请求服务端地址。

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1',8080))
msg='我是小麦'
client.send(msg.encode(encoding='utf-8'))
recv = client.recv(1024).decode(encoding='utf-8')
print(recv)
client.close()

运行程序我们可以看到服务端收到了客户端发来的数据，客户端收到了服务端的响应数据。

对比上面的程序，可以看到TCP服务端创建socket之后基本就3个步骤，1、绑定ip，port 2、打开监听 3、等待接收客户端连接 4、使用连接后的socket收发数据；客户端程序相对更简单，创建socket之后，直接连接connect目标ip，port，使用socket收发数据。

UDP编程

UDP不是面向连接的，客户端可以直接向目标服务器扔包，服务端只需绑定地址套接字，然后静静等待客户端扔包过来。UDP数据传输不可靠只是相对而言的，很多应用都是在UDP的基础上加一些确认机制，毕竟UDP的占用资源少，传输速度快。

下面我们使用UDP模拟上面的TCP的服务端和客户端程序。

import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1',9000))
msg,addr = server.recvfrom(1024)
print(msg.decode())
server.sendto('udp server'.encode(),addr)
server.close()
import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
client.sendto('udp client'.encode(),('127.0.0.1',9000))
print(client.recv(1024).decode())
client.close()

注意这里server使用的是recvfrom方法接收UDP数据，返回客户端请求数据以及客户端连接地址(IP和端口)。client发送数据时也不需要connect连接操作，直接向目标服务器地址发送数据即可。