前言

TCP/IP网络编程基础知识可参见1.https://blog.csdn.net/weixin_42048417/article/details/80459671?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_title-0&spm=1001.2101.3001.4242

网络介绍

网络的概念

实现资源共享和信息传递的虚拟平台

目的

编写基于网络通信的软件或程序

socket编程，web编程

IP地址的介绍

def： 分配给网络设备上网使用的数字标签，它能够标识网络中唯一的一台设备，好比现实生活中每个人都有一个手机号。

表现形式 为 IPv4 IPv6

作用，通过IP地址找到网络中唯一一台设备。

1. ifconfig 查看网卡信息
2. ping 检查网络是否正常

可在终端输入检测和了解

端口和端口号的介绍

只有ip地址是无法将信息进行传输的

每运行一个软件都有一个对应的端口，端口都对应一个端口号

端口号有65536个

通信流程

通过IP地址找到对应的设备，通过端口号找到对应的端口，然后通过端口把数据给应用程序。

端口是传输数据通道，是数据传输的必经之路

端口号是用来管理区分不同端口的一个号码

• 端口号的分类

  • 知名端口号

    众所周知的端口号，0-1023；比如 21给ftp，25给SMTP等

  • 动态端口号

    开发应用程序使用端口号，1024-65535

socket介绍

IP地址+端口号+工具（socket）

socket（简称 套接字）网络数据通讯的工具

TCP介绍

在发送数据之前要选择网络传输方式（传输协议），保证程序之间按照指定的传输规定进行数据的通信。

Transmission Control Protocol 简称传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

char1 面向连接

• 通信步骤：（类似于打电话，在通信开始前要建立连接，才能发送数据，通信结束要关闭连接）
  1. 创建连接（双方为此连接分配必要的资源来记录连接的状态和信息）
  2. 传输数据
  3. 关闭连接（释放系统资源）

char2 可靠性

• TCP采用发送应答机制
  • 每个报文段都必须接到对方的应答
• 超时重传
  • 启动定时器
• 错误校验
  • 校验和函数
• 流量控制和阻塞管理
  • 避免发送端发送过快使得接收方来不及接收

python3编码转换

1. 网络传输是以二进制数据进行传输的
2. encode 编码 将字符串转换为字节码
3. decode 解码 将字节串转换为字符码
   1. bytes.encode(encoding = “utf-8”)
   2. str.encode(encoding = “utf-8”)

TCP客户端程序开发流程

TCP客户端程序开发 运行在用户设备上的程序

TCP服务端程序开发 运行在服务器设备上的程序，专门为客户端提供数据服务

流程图

• 客户端开发流程
  1. 创建客户端套接字对象（买电话）
  2. 和服务端套接字建立连接（打电话）
  3. 发送数据
  4. 接收数据
  5. 关闭客户端套接字（挂电话）

知识要点

• TCP网络应用程序开发分为 客户端程序开发和服务端程序开发
• 主动发起建立连接请求的是客户端程序
• 等待接受连接请求的是服务端程序

范例 ：

• socket类的介绍

  1. 导入socket模块

     import socket

  2. 创建客户端socket对象

     socket.socket(AddressFamily, Type)

     参数名	说明
     AddressFamily	IP地址类型，分为IPv4和IPv6 （AF_INET 表示IPV4, SOCK_STREAM表示TCP传输协议类型）
     Type	传输协议类型

• 开发客户端使用到的函数

  方法名	说明
  connect	和服务端套接字建立连接
  send	发送数据 需注意encode编码
  recv	接收数据 需注意decode解码
  close	关闭连接

• import socket
  
  if __name__ == "__main__":
      # 1. 创建客户端套接字对象（买电话）
      tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
      # 2. 和服务端套接字建立连接（打电话）
      tcp_client_socket.connect(("192.168.99.1",8080))
      # 3. 发送数据
      tcp_client_socket.send("nihaoma".encode(encoding = "utf-8"))
      # 4. 接收数据,阻塞等待数据的到来
      recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
      print(recv_data.decode())
      # 5. 关闭客户端套接字（挂电话）
      tcp_client_socket.close()
  

  #执行结果
  [2021-03-14 22:37:42.270]
  nihaoma
  
  [2021-03-14 22:37:46.730]# SEND ASCII TO ALL>
  http://www.cmsoft.cn
  

  本案例中使用网络调试助手作为TCP服务端，可查看电脑对应的IP地址。网络调试助手下载链接为https://download.csdn.net/download/weixin_43357695/15791548

• 客户端开发流程

  1. 创建服务端套接字对象
  2. 绑定IP地址和端口号
  3. 设置监听
  4. 等待接收客户端的连接请求
  5. 接收数据
  6. 发送数据
  7. 关闭客户端套接字

• 范例

  1. socket类的介绍（同客户端）

  2. 开发服务端使用到的函数

     方法名	说明
     blind	绑定IP地址和端口号 元组中第一个元素是ip地址，一般不需要设置， 第二个是启动程序后使用的端口号
     listens	设置监听，参数为最大等待连接数
     accept	等待接受客户端的连接请求
     send	发送数据 需注意encode编码，要发送的二进制数据
     recv	接收数据 解码成字符串需注意decode解码，参数为每次接受数据的大小， 单位是字节

  3. import socket
     
     if __name__ == "__main__":
     # 1. 创建服务端套接字对象
         tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
          # 设置端口复用（linux下可能存在再次运行端口被占用的情况）
         tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
     	
     # 2. 绑定IP地址和端口号
     #     tcp_server_socket.bind(("192.168.125.115",8888))
         #若blind的参数第一个ip地址元素为“”，则默认本机IP地址
         tcp_server_socket.bind(("",8888))
     # 3. 设置监听 128:代表服务器中等待排队连接的最大数量
         tcp_server_socket.listen(128)
     # 4. 等待接收客户端的连接请求  accept()阻塞等待,返回一个用以和客户端通信的socket，客户端的地址
         comu_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
         print("客户端地址：", ip_port)
     # 5. 接收数据
         recv_data = comu_socket.recv(1024)
     #     print("接收到的数据：", recv_data.decode())
         print("接收到的数据：", recv_data.decode('gbk'))#中文解码
     # 6. 发送数据
         comu_socket.send("客户端你的数据我接收到啦".encode("gbk"))
     # 7. 关闭客户端套接字
         comu_socket.close()
         tcp_server_socket.close()
     

     #执行结果
     #网络调试助手
     [2021-03-14 23:37:17.562]# SEND ASCII>
     你好啊
     
     [2021-03-14 23:37:17.600]# RECV ASCII>
     客户端你的数据我接收到啦
     
     #编译器
     >>> %Run '网络编程_服务端开发.py'
     客户端地址： ('192.168.125.115', 3606)
     接收到的数据： 你好啊
     

• TCP网络应用程序注意点

  1. 当TCP客户端程序想要和TCP服务端斤西瓜通信的时候必须先建立连接
  2. TCP客户端一般不要绑定端口号，因为客户端时主动发起建立连接的
  3. TCP服务端必须绑定端口号，否则客户端找不到这个TCP服务端程序
  4. listen后的套接字是被动套接字，只负责接收新的客户端的连接请求，不能收发消息
  5. 当TCP客户端程序和TCP服务端程序连接成功后，TCP服务器程序会产生一个新的套接字，收发客户端消息使用该套接字
  6. 关闭accept返回的套接字意味着和这个客户端已经通信完毕
  7. 当客户端的套接字调用close后，服务端的recv会解阻塞，返回的数据长度为0，服务端可以通过返回数据的长度来判断客户是否有已经下线，反之服务端关闭套接字，客户端的recv也会解阻塞，返回数据长度也为0

• 知识要点

  1. TCP socket的发送和接收缓冲区

     • 当创建一个TCP socket对象的时候会有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区，指内存中一片空间

  2. send是不是直接把数据发给服务端

     • 不是，要想发送数据，必须通过网卡发送数据，应用程序无法直接通过网卡发送数据，它需要调用操作系统接口，也就是说应用程序先把发送的数据写入到发送缓冲区（内存中的一片空间），再有操作系统控制网卡把发送缓冲区的数据发送给服务端网卡

  3. recv是不是直接从客户端接收数据

     • 不是，与send相反，接收缓冲区

     

     发送与接收数据都是由网卡完成的。

多任务版TCP服务器程序开发

一个服务端服务多个客户端

步骤分析：

1. 编写一个TCP服务端程序，循环等待接收客户端的连接请求

   • import socket
     
     if __name__ == "__main__":
     # 1. 创建服务端套接字对象
         tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
          # 设置端口复用（linux下可能存在再次运行端口被占用的情况）
         tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
     	
     # 2. 绑定IP地址和端口号
     #     tcp_server_socket.bind(("192.168.125.115",8888))
         #若blind的参数第一个ip地址元素为“”，则默认本机IP地址
         tcp_server_socket.bind(("",8888))
     # 3. 设置监听 128:代表服务器中等待排队连接的最大数量
         tcp_server_socket.listen(128)
         while True:#循环等待客户端的连接请求
         # 4. 等待接收客户端的连接请求  accept()阻塞等待,返回一个用以和客户端通信的socket，客户端的地址
             comu_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
             print("客户端地址：", ip_port)
         # 5. 接收数据
             recv_data = comu_socket.recv(1024)
         #     print("接收到的数据：", recv_data.decode())
             print("接收到的数据：", recv_data.decode('gbk'))#中文解码
         # 6. 发送数据
             comu_socket.send("客户端你的数据我接收到啦".encode("gbk"))
         # 7. 关闭客户端套接字
             comu_socket.close()
             
         tcp_server_socket.close()
     

2. 第一步不能实现同时服务多个客户端，联系多任务（进程与线程）

   当客户端和服务端建立连接成功，创建子线程，使用子线程专门处理客户端的请求，防止主线程阻塞

   

   import socket
   import threading
   
   #处理客户端函数
   def  handle_client(comu_socket):
       # 5. 接收数据
           recv_data = comu_socket.recv(1024)
       #     print("接收到的数据：", recv_data.decode())
           print("接收到的数据：", recv_data.decode('gbk'))#中文解码
       # 6. 发送数据
           comu_socket.send("客户端你的数据我接收到啦".encode("gbk"))
       # 7. 关闭客户端套接字
           comu_socket.close()
   
   if __name__ == "__main__":
   # 1. 创建服务端套接字对象
       tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        # 设置端口复用（linux下可能存在再次运行端口被占用的情况）
       tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
   	
   # 2. 绑定IP地址和端口号
   #     tcp_server_socket.bind(("192.168.125.115",8888))
       #若blind的参数第一个ip地址元素为“”，则默认本机IP地址
       tcp_server_socket.bind(("",8888))
   # 3. 设置监听 128:代表服务器中等待排队连接的最大数量
       tcp_server_socket.listen(128)
       while True:
       # 4. 等待接收客户端的连接请求  accept()阻塞等待,返回一个用以和客户端通信的socket，客户端的地址
           comu_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
           print("客户端地址：", ip_port)  
       # 使用多线程去接受多个客户端的请求
           sub_thread = threading.Thread(target = handle_client, args = (comu_socket,))
           sub_thread.start()
           
       tcp_server_socket.close()
   
   

   执行结果：

   %Run '多任务版服务端.py'（同时打开多个网络调试助手进行连接和传输）
   客户端地址： ('192.168.125.116', 16764)
   接收到的数据： http://www.cmsoft.cn
   客户端地址： ('192.168.125.116', 16774)
   客户端地址： ('192.168.125.116', 16778)
   接收到的数据： 2222
   客户端地址： ('192.168.125.116', 16800)
   接收到的数据： 3333
   接收到的数据： 2222
   

总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了pandas的使用，而pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。