python web开发 网络编程 TCP/IP UDP协议

简介: python web开发 网络编程 TCP/IP UDP协议

文章目录


1. TCP/IP协议

1.1 IP协议

1.2 TCP协议

2. UDP协议

3. Socket

4. TCP编程

4.1 创建TCP服务器

4.2 创建TCP客户端

4.3 简易聊天工具

5. UDP编程

5.1 创建UDP服务器

5.2 创建UDP客户端

learning from 《python web开发从入门到精通》


1. TCP/IP协议


大家都用同样的协议 protocol(沟通语言)才能对话


TCP/IP协议:


应用层:FTP文件传输,Telnet远程登录,DNS域名系统,SMTP电子邮件传输…(为用户提供服务)

传输层:TCP传输控制,UDP用户数据报(端到端通信,保证顺序传输数据和完整性)

网络层:IP网际协议,IGMP互联网组管理,ICMP互联网控制报文(主机到主机通信)

链路层:(监视数据在主机和网络之间的交换)


1.1 IP协议


数据被分成小包裹通过 IP包发出,不保证到达,不保证顺序


1.2 TCP协议


建立在 IP 协议之上,3次握手,建立可靠连接,保证数据顺序到达

丢失,自动重发

TCP 报文 包含数据,源IP,目标IP,源端口,目标端口


2. UDP协议


面向无连接的协议,不需建立连接,只需知道对方 IP 和端口

不保证一定到达,但是速度比 TCP 快


3. Socket


两个程序要网络通信,都需要使用 Socket 套接字(孔,插座的意思)

用于描述 IP 地址 和 端口

服务打开一个 Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应不同的服务

python中的套接字:

s = socket.socket(AddressFamily, Type)


AddressFamily,填socket.AF_INET (用于 Internet 进程间通信),填socket.AF_UNIX(用于同一台机器进程间通信)

Type 套接字类型,socket.SOCK_STREAM 流式套接字(主要用于 TCP),socket.SOCK_DGRAM 数据包套接字(主要用于 UDP)



image.pngimage.png


4. TCP编程


主动发起连接的是:客户端

被动响应连接的是:服务器


4.1 创建TCP服务器


1.创建套接字

2.bind 绑定 IP 和 端口

3.listen socket 可以被动连接

4.accept 等待客户端连接

5.recv / send 接收发送数据

例子:使用 socket 模块,通过客户端浏览器 向 本地服务器(127.0.0.1) 发起请求;服务器接到请求,向浏览器发送 hello world

import socket
host = "127.0.0.1"  # IP
port = 8080  # 端口
web = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
web.bind((host, port))  # 绑定端口
web.listen(5)  # 监听,最多5个连接
print("服务器启动成功, 等待客户端连接...")
while True:
    conn, addr = web.accept()  # 建立客户端连接
    print("客户端连接成功, 地址:", addr)
    data = conn.recv(1024)  # 获取客户端发送的数据
    print("接收到客户端发送的数据:", data.decode())
    conn.sendall(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\nHello World, Michael!')  # 发送数据给客户端
    conn.close()  # 关闭连接
    print("客户端连接关闭")

image.png

服务器启动成功, 等待客户端连接...
客户端连接成功, 地址: ('127.0.0.1', 7631)
接收到客户端发送的数据: GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8080
Connection: keep-alive
sec-ch-ua: " Not A;Brand";v="99", "Chromium";v="96", "Microsoft Edge";v="96"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/96.0.4664.55 Safari/537.36 Edg/96.0.1054.34
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,en-GB;q=0.7,en-US;q=0.6
客户端连接关闭
客户端连接成功, 地址: ('127.0.0.1', 7632)
接收到客户端发送的数据: GET /favicon.ico HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8080
Connection: keep-alive
sec-ch-ua: " Not A;Brand";v="99", "Chromium";v="96", "Microsoft Edge";v="96"
sec-ch-ua-mobile: ?0
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/96.0.4664.55 Safari/537.36 Edg/96.0.1054.34
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Accept: image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8
Sec-Fetch-Site: same-origin
Sec-Fetch-Mode: no-cors
Sec-Fetch-Dest: image
Referer: http://127.0.0.1:8080/
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,en-GB;q=0.7,en-US;q=0.6
客户端连接关闭



4.2 创建TCP客户端


客户端比较简单一点

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
host = "127.0.0.1"
port = 8080
s.connect((host, port))
while True:
    send_data = input("请输入要发送的数据:")
    if send_data == "exit":
        break
    s.send(send_data.encode("utf-8"))
    recvData = s.recv(1024).decode("utf-8")  # 最大接收1024字节
    print("接收到的数据:", recvData)
s.close()

image.png



4.3 简易聊天工具


服务端

import socket
host = socket.gethostname()
port = 12345
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((host, port))
s.listen(1)
sock, addr = s.accept()
print('建立连接:', addr)
info = sock.recv(1024).decode()
while info != "byebye":
    if info:
        print("收到信息:", info)
    send_data = input("请输入发送的信息:")
    sock.send(send_data.encode())
    if send_data == "byebye":
        break
    info = sock.recv(1024).decode()
sock.close()
s.close()

客户端

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
host = socket.gethostname()
port = 12345
s.connect((host, port))
print("已经连接到服务器")
info = ''
while info != 'byebye':
    send_data = input("请输入要发送的数据:")
    s.send(send_data.encode())
    if send_data == 'byebye':
        break
    info = s.recv(1024).decode()
    print("收到服务器的数据:", info)
s.close()

image.png



5. UDP编程


UDP 面向消息的协议,无需建立连接,传输是不可靠的,一般用于:


语音广播,视频,聊天软件,TFTP(简单文件传送),SNMP(简单网络管理协议),RIP(路由信息协议),DNS(域名解释)


5.1 创建UDP服务器


例子:在客户端输入摄氏温度,发送给服务器,转换为华氏温度,发送给客户端显示

import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # UDP套接字
s.bind(('127.0.0.1', 1314))
print('绑定 UDP服务 到 1314 端口')
data, addr = s.recvfrom(1024) # 收到的数据是 byte 类型
data = float(data) * 1.8 + 32
send_data = "转换后的温度(华氏温度):" + str(data)
print("从%s:%s收到请求数据" % addr)
s.sendto(send_data.encode('utf-8'), addr) # 发送数据给客户端
s.close()


5.2 创建UDP客户端


import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
data = input("请输入要转换的摄氏温度:")
s.sendto(data.encode(), ("127.0.0.1", 1314))
print(s.recv(1024).decode())
s.close()

image.png

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