Python中的网络编程之UDP
文章目录
一、Socket编程
1.什么是客户端/服务器架构
?
服务器就是一系列硬件或软件,为一个或多个客户端(服务的用户)提供所需的“服务”
。它存在唯一目的就是等待客户端的请求,并响应它们(提供服务)
,然后等待更多请求。说白了就是一个提供服务,一个请求服务得到相应的一个过程。
2.套接字:通信端点
套接字是计算机网络数据结构,它体现了上节中描述的“通信端点”的概念。在任何类型的通信开始之前,网络应用程序必须创建套接字。
可以将它们比作电话插孔,没有它将无法进行通信。
Python只支持AF_UNIX、AF_NETLINK、AF_TIPC 和 AF_INET
,重点使用基于网络的AF_INET.
3.套接字地址:主机-端口对
它是网络通信过程中端点的抽象表示,python使用元组保存:ADDR =(HOST,PORT)。
4.套接字类型
流式套接字(SOCK_STREAM):用于提供面向连接、可靠的数据传输服务
。
数据报套接字(SOCK_DGRAM):提供了一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性,数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复,且无法保证顺序地接收到数据。
二、常见的套接字对象方法和属性
名 称 | 描 述 |
---|---|
服务端 | 服务器套接字方法 |
s.bind(ADDR) 将地址 | (主机名、端口号对)绑定到套接字上 |
s.listen([backlog]) | 设置并启动 TCP 监听器,如果指定backlog,则必须至少为0(如果低于0,则设置为0); |
s.accept() | 被动接受 TCP 客户端连接,一直等待直到连接到达(阻塞) |
客户端 | 客户端套接字方法 |
s.connect() | 主动发起 TCP 服务器连接 |
s.connect_ex() | connect()的扩展版本,此时会以错误码的形式返回问题,而不是抛出一个异常 |
普通通用 | 普通的套接字方法 |
s.recv() | 接收 TCP 消息 |
s.recv_into() | 接收 TCP 消息到指定的缓冲区 |
s.send() | 发送 TCP 消息 |
s.sendall() | 完整地发送 TCP 消息 |
s.recvfrom() | 接收 UDP 消息 |
s.recvfrom_into() | 接收 UDP 消息到指定的缓冲区 |
s.sendto() | 发送 UDP 消息 |
s.getpeername() | 连接到套接字(TCP)的远程地址 |
s.getsockname() | 当前套接字的地址 |
s.getsockopt() | 返回给定套接字选项的值 |
s.setsockopt() | 设置给定套接字选项的值 |
s.shutdown() | 关闭连接 |
s.close() | 关闭套接字 |
s.detach() | 在未关闭文件描述符的情况下关闭套接字,返回文件描述符 |
s.ioctl() | 控制套接字的模式(仅支持 Windows) |
阻塞 | 面向阻塞的套接字方法 |
s.setblocking() | 设置套接字的阻塞或非阻塞模式 |
s.settimeout() | 设置阻塞套接字操作的超时时间 |
s.gettimeout() | 获取阻塞套接字操作的超时时间 |
文件方法 | 面向文件的套接字方法 |
s.fileno() | 套接字的文件描述符 |
s.makefile() | 创建与套接字关联的文件对象 |
属性 | 数据属性 |
s.family | 套接字家族 |
s.type | 套接字类型 |
s.proto | 套接字协议 |
三、创建套接字
函数 socket.socket 创建一个 socket,该函数带有两个参数:
-
Address Family:可以选择 AF_INET(用于 Internet 进程间通信) 或者 AF_UNIX(用于同一台机器进程间通信),实际工作中常用AF_INET
-
Type:套接字类型,可以是 SOCK_STREAM( 流式套接字,主要用于 TCP 协议)或者SOCK_DGRAM(数据报套接字, 主要用于 UDP 协议)
创建一个tcp socket(tcp套接字
):
import socket
# 创建tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# ...这里是使用套接字的功能(省略)...
# 不用的时候,关闭套接字
s.close()
创建一个udp socket(udp套接字
):
import socket
# 创建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# ...这里是使用套接字的功能(省略)...
# 不用的时候,关闭套接字
s.close()
套接字使用流程 与 文件的使用流程很类似
- 创建套接字
- 使用套接字收/发数据
- 关闭套接字
四、UDP网络程序
创建一个基于udp的网络程序流程,具体步骤如下:
- 创建套接字
- 发送/接收数据
- 关闭套接字
代码–发送数据:
#coding=utf-8
from socket import *
# 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# 2. 准备接收方的地址
# '192.168.1.103'表示目的ip地址
# 8080表示目的端口
dest_addr = ('192.168.1.103', 8080) # 注意 是元组,ip是字符串,端口是数字
# 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:")
# 4. 发送数据到指定的电脑上的指定程序中
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)
# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
代码–发送接收数据:
#coding=utf-8
from socket import *
# 1. 创建udp套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# 2. 准备接收方的地址
dest_addr = ('192.168.236.129', 8080)
# 3. 从键盘获取数据
send_data = input("请输入要发送的数据:")
# 4. 发送数据到指定的电脑上
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)
# 5. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数
# 6. 显示对方发送的数据
# 接收到的数据recv_data是一个元组
# 第1个元素是对方发送的数据
# 第2个元素是对方的ip和端口
print(recv_data[0].decode('gbk'))
print(recv_data[1])
# 7. 关闭套接字
udp_socket.close()
五、UDP的绑定端口问题
一般情况下,在一台电脑上运行的网络程序有很多,为了不与其他的网络程序占用同一个端口号,往往在编程中,udp的端口号一般不绑定
但是如果需要做成一个服务器端的程序的话,是需要绑定
的,想想看这又是为什么呢?
如果报警电话每天都在变,想必世界就会乱了,所以一般服务性的程序,往往需要一个固定的端口号,这就是所谓的端口绑定
#coding=utf-8
from socket import *
# 1. 创建套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# 2. 绑定本地的相关信息,如果一个网络程序不绑定,则系统会随机分配
local_addr = ('', 7788) # ip地址和端口号,ip一般不用写,表示本机的任何一个ip
udp_socket.bind(local_addr)
# 3. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数
# 4. 显示接收到的数据
print(recv_data[0].decode('gbk'))
# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()
六、UDP聊天器
import socket
def send_msg(udp_socket):
"""获取键盘数据,并将其发送给对方"""
# 1. 从键盘输入数据
msg = input("\n请输入要发送的数据:")
# 2. 输入对方的ip地址
dest_ip = input("\n请输入对方的ip地址:")
# 3. 输入对方的port
dest_port = int(input("\n请输入对方的port:"))
# 4. 发送数据
udp_socket.sendto(msg.encode("utf-8"), (dest_ip, dest_port))
def recv_msg(udp_socket):
"""接收数据并显示"""
# 1. 接收数据
recv_msg = udp_socket.recvfrom(1024)
# 2. 解码
recv_ip = recv_msg[1]
recv_msg = recv_msg[0].decode("utf-8")
# 3. 显示接收到的数据
print(">>>%s:%s" % (str(recv_ip), recv_msg))
def main():
# 1. 创建套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 2. 绑定本地信息
udp_socket.bind(("", 7890))
while True:
# 3. 选择功能
print("="*30)
print("1:发送消息")
print("2:接收消息")
print("="*30)
op_num = input("请输入要操作的功能序号:")
# 4. 根据选择调用相应的函数
if op_num == "1":
send_msg(udp_socket)
elif op_num == "2":
recv_msg(udp_socket)
else:
print("输入有误,请重新输入...")
if __name__ == "__main__":
main()
七、python3编码转换
str->bytes:encode编码
bytes->str:decode解码
字符串通过编码成为字节码,字节码通过解码成为字符串。
>>> text = '我是文本'
>>> text
'我是文本'
>>> print(text)
我是文本
>>> bytesText = text.encode()
>>> bytesText
b'\xe6\x88\x91\xe6\x98\xaf\xe6\x96\x87\xe6\x9c\xac'
>>> print(bytesText)
b'\xe6\x88\x91\xe6\x98\xaf\xe6\x96\x87\xe6\x9c\xac'
>>> type(text)
<class 'str'>
>>> type(bytesText)
<class 'bytes'>
>>> textDecode = bytesText.decode()
>>> textDecode
'我是文本'
>>> print(textDecode)
我是文本
其中decode()与encode()方法可以接受参数,其声明分别为:
bytes.decode(encoding="utf-8", errors="strict")
str.encode(encoding="utf-8", errors="strict")
其中的encoding是指在解码编码过程中使用的编码(此处指“编码方案”是名词),errors是指错误的处理方案。