详解Python Socket网络编程

2024-10-04 01:33:39

Socket 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的，例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等。要解决网络上两台主机之间的进程通信问题，首先要唯一标识该进程，在 TCP/IP 网络协议中，就是通过 (IP地址，协议，端口号) 三元组来标识进程的，解决了进程标识问题，就有了通信的基础了。

本文主要介绍使用Python 进行TCP Socket 网络编程，假设你已经具有初步的网络知识及Python 基本语法知识。

TCP 是一种面向连接的传输层协议，TCP Socket 是基于一种 Client-Server 的编程模型，服务端监听客户端的连接请求，一旦建立连接即可以进行传输数据。那么对 TCP Socket 编程的介绍也分为客户端和服务端：

一、客户端编程
创建socket

首先要创建 socket，用 Python 中 socket 模块的函数 socket 就可以完成：

#Socket client example in python

import socket  #for sockets

#create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

print 'Socket Created'

函数socket.socket 创建一个 socket，返回该 socket 的描述符，将在后面相关函数中使用。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）
Type：套接字类型，可以是 SOCKET_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者SOCKET_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）
注：由于本文主要概述一下 Python Socket 编程的过程，因此不会对相关函数参数、返回值进行详细介绍，需要了解的可以查看相关手册

错误处理

如果创建 socket 函数失败，会抛出一个 socket.error 的异常，需要捕获：

#handling errors in python socket programs

import socket  #for sockets
import sys #for exit

try:
  #create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
  s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
except socket.error, msg:
  print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
  sys.exit();

print 'Socket Created'

那么到目前为止已成功创建了 socket，接下来我们将用这个 socket 来连接某个服务器，就连 www.google.com 吧。

连接服务器

本文开始也提到了，socket 使用 (IP地址，协议，端口号) 来标识一个进程，那么我们要想和服务器进行通信，就需要知道它的 IP地址以及端口号。

获得远程主机的 IP 地址

Python 提供了一个简单的函数 socket.gethostbyname 来获得远程主机的 IP 地址：

host = 'www.google.com'
port = 80

try:
  remote_ip = socket.gethostbyname( host )

except socket.gaierror:
  #could not resolve
  print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
  sys.exit()

print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip

现在我们知道了服务器的 IP 地址，就可以使用连接函数 connect 连接到该 IP 的某个特定的端口上了，下面例子连接到 80 端口上（是 HTTP 服务的默认端口）：

#Connect to remote server
s.connect((remote_ip , port))

print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip

运行该程序：

$ python client.py
Socket created
Ip of remote host www.google.com is 173.194.38.145
Socket Connected to www.google.com on ip 173.194.38.145

发送数据

上面说明连接到 www.google.com 已经成功了，接下面我们可以向服务器发送一些数据，例如发送字符串GET / HTTP/1.1\r\n\r\n，这是一个 HTTP 请求网页内容的命令。

#Send some data to remote server
message = "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n"

try :
  #Set the whole string
  s.sendall(message)
except socket.error:
  #Send failed
  print 'Send failed'
  sys.exit()

print 'Message send successfully'

发送完数据之后，客户端还需要接受服务器的响应。

接收数据

函数 recv 可以用来接收 socket 的数据：

#Now receive data
reply = s.recv(4096)

print reply

一起运行的结果如下：

Socket created
Ip of remote host www.google.com is 173.194.38.145
Socket Connected to www.google.com on ip 173.194.38.145
Message send successfully
HTTP/1.1 302 Found
Cache-Control: private
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Location: http://www.google.com.sg/?gfe_rd=cr&ei=PlqJVLCREovW8gfF0oG4CQ
Content-Length: 262
Date: Thu, 11 Dec 2014 08:47:58 GMT
Server: GFE/2.0
Alternate-Protocol: 80:quic,p=0.02

<HTML><HEAD><meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
<TITLE>302 Moved</TITLE></HEAD><BODY>
<H1>302 Moved</H1>
The document has moved
<A HREF="http://www.google.com.sg/?gfe_rd=cr&ei=PlqJVLCREovW8gfF0oG4CQ">here</A>.
</BODY></HTML>

关闭 socket

当我们不想再次请求服务器数据时，可以将该 socket 关闭，结束这次通信：

s.close()
小结

上面我们学到了如何：

创建 socket
连接到远程服务器
发送数据
接收数据
关闭 socket

当我们打开www.google.com 时，浏览器所做的就是这些，知道这些是非常有意义的。在 socket 中具有这种行为特征的被称为CLIENT，客户端主要是连接远程系统获取数据。

socket 中另一种行为称为SERVER，服务器使用 socket 来接收连接以及提供数据，和客户端正好相反。所以 www.google.com 是服务器，你的浏览器是客户端，或者更准确地说，www.google.com 是 HTTP 服务器，你的浏览器是 HTTP 客户端。

那么上面介绍了客户端的编程，现在轮到服务器端如果使用 socket 了。

二、服务器端编程
服务器端主要做以下工作：

打开 socket
绑定到特定的地址以及端口上
监听连接
建立连接
接收/发送数据

上面已经介绍了如何创建 socket 了，下面一步是绑定。

绑定socket

函数 bind 可以用来将 socket 绑定到特定的地址和端口上，它需要一个 sockaddr_in 结构作为参数：

import socket
import sys

HOST = ''  # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'

try:
  s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
  print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
  sys.exit()

print 'Socket bind complete'

绑定完成之后，接下来就是监听连接了。

监听连接

函数 listen 可以将 socket 置于监听模式：

s.listen(10)
print 'Socket now listening'

该函数带有一个参数称为 backlog，用来控制连接的个数。如果设为 10，那么有 10 个连接正在等待处理，此时第 11 个请求过来时将会被拒绝。

接收连接

当有客户端向服务器发送连接请求时，服务器会接收连接：

#wait to accept a connection - blocking call
conn, addr = s.accept()

#display client information
print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

运行该程序的，输出结果如下：

$ python server.py
Socket created
Socket bind complete
Socket now listening

此时，该程序在 8888 端口上等待请求的到来。不要关掉这个程序，让它一直运行，现在客户端可以通过该端口连接到 socket。我们用 telnet 客户端来测试，打开一个终端，输入 telnet localhost 8888：

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Connection closed by foreign host.

这时服务端输出会显示：

$ python server.py
Socket created
Socket bind complete
Socket now listening
Connected with 127.0.0.1:59954

我们观察到客户端已经连接上服务器了。在建立连接之后，我们可以用来与客户端进行通信。下面例子演示的是，服务器建立连接之后，接收客户端发送来的数据，并立即将数据发送回去，下面是完整的服务端程序：

import socket
import sys

HOST = ''  # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'

try:
  s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
  print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
  sys.exit()

print 'Socket bind complete'

s.listen(10)
print 'Socket now listening'

#wait to accept a connection - blocking call
conn, addr = s.accept()

print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

#now keep talking with the client
data = conn.recv(1024)
conn.sendall(data)

conn.close()
s.close()

在一个终端中运行这个程序，打开另一个终端，使用 telnet 连接服务器，随便输入字符串，你会看到：

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
happy
happy
Connection closed by foreign host.

客户端（telnet）接收了服务器的响应。

我们在完成一次响应之后服务器立即断开了连接，而像www.google.com 这样的服务器总是一直等待接收连接的。我们需要将上面的服务器程序改造成一直运行，最简单的办法是将accept 放到一个循环中，那么就可以一直接收连接了。

保持服务

我们可以将代码改成这样让服务器一直工作：

import socket
import sys

HOST = ''  # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 5000 # Arbitrary non-privileged port

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'

try:
  s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
  print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
  sys.exit()

print 'Socket bind complete'

s.listen(10)
print 'Socket now listening'

#now keep talking with the client
while 1:
  #wait to accept a connection - blocking call
  conn, addr = s.accept()
  print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

  data = conn.recv(1024)
  reply = 'OK...' + data
  if not data:
    break

  conn.sendall(reply)

conn.close()
s.close()

现在在一个终端下运行上面的服务器程序，再开启三个终端，分别用 telnet 去连接，如果一个终端连接之后不输入数据其他终端是没办法进行连接的，而且每个终端只能服务一次就断开连接。这从代码上也是可以看出来的。

这显然也不是我们想要的，我们希望多个客户端可以随时建立连接，而且每个客户端可以跟服务器进行多次通信，这该怎么修改呢？

处理连接

为了处理每个连接，我们需要将处理的程序与主程序的接收连接分开。一种方法可以使用线程来实现，主服务程序接收连接，创建一个线程来处理该连接的通信，然后服务器回到接收其他连接的逻辑上来。

import socket
import sys
from thread import *

HOST = ''  # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'

#Bind socket to local host and port
try:
  s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
  print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
  sys.exit()

print 'Socket bind complete'

#Start listening on socket
s.listen(10)
print 'Socket now listening'

#Function for handling connections. This will be used to create threads
def clientthread(conn):
  #Sending message to connected client
  conn.send('Welcome to the server. Type something and hit enter\n') #send only takes string

  #infinite loop so that function do not terminate and thread do not end.
  while True:

    #Receiving from client
    data = conn.recv(1024)
    reply = 'OK...' + data
    if not data:
      break

    conn.sendall(reply)

  #came out of loop
  conn.close()

#now keep talking with the client
while 1:
  #wait to accept a connection - blocking call
  conn, addr = s.accept()
  print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

  #start new thread takes 1st argument as a function name to be run, second is the tuple of arguments to the function.
  start_new_thread(clientthread ,(conn,))

s.close()

再次运行上面的程序，打开三个终端来与主服务器建立 telnet 连接，这时候三个客户端可以随时接入，而且每个客户端可以与主服务器进行多次通信。

telnet 终端下可能输出如下：

$ telnet localhost 8888
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
Welcome to the server. Type something and hit enter
hi
OK...hi
asd
OK...asd
cv
OK...cv

要结束 telnet 的连接，按下 Ctrl-] 键，再输入 close 命令。

服务器终端的输出可能是这样的：

$ python server.py
Socket created
Socket bind complete
Socket now listening
Connected with 127.0.0.1:60730
Connected with 127.0.0.1:60731

到目前为止，我们学习了Python 下基本的socket 编程，之后还有相关文章向大家介绍，不要走开。

python网络编程之文件下载实例分析

本文实例讲述了python网络编程之文件下载实现方法.分享给大家供大家参考.具体如下: 真是越看越喜欢python啊,想要了解它提供的http和ftp下载功能,原来是如此的简单. 1.相应模块 ftplib模块定义了FTP类和一些方法,用以进行客户端的ftp编程.我们可用python编写一个自已的ftp客户端程序,用于下载文件或镜像站点.如果想了解ftp协议的详细内容,请参考RFC959或是查看python帮助吧. Urllib模块提供了非常高级的接口来从网络上抓取数据,主要使用到的是urlop
python 网络编程常用代码段

服务器端代码: # -*- coding: cp936 -*- import socket sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#初始化socket sock.bind(("127.0.0.1", 8001))#绑定本机地址,8001端口 sock.listen(5)#等待客户连接 while True: print "waiting client connection..." connec
Python网络编程详解

1.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. 2.客户端/服务器架构既可以应用于计算机硬件,也可以应用于计算机软件. 3.在服务器响应客户端之前,首先会创建一个通信节点,它能够使服务器监听请求. 一.套接字:通信端点 1.套接字套接字是计算机网络数据结构,它体现了上节中所描述的"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
从零开始学Python第八周：详解网络编程基础（socket)

一,Socket编程 (1)Socket方法介绍 Socket是网络编程的一个抽象概念.通常我们用一个Socket表示"打开了一个网络链接",而打开一个Socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号,再指定协议类型即可. 套接字是一个双向的通信信道的端点.套接字可能在沟通过程,进程之间在同一台机器上,或在不同的计算机之间的进程要创建一个套接字,必须使用Socket模块的socket.socket()方法在socket模块中的一般语法: s = socket.socket(sock
Python网络编程中urllib2模块的用法总结

一.最基础的应用 import urllib2 url = r'http://www.baidu.com' html = urllib2.urlopen(url).read() print html 客户端与服务器端通过request与response来沟通,客户端先向服务端发送request,然后接收服务端返回的response urllib2提供了request的类,可以让用户在发送请求前先构造一个request的对象,然后通过urllib2.urlopen方法来发送请求 import ur
Python的网络编程库Gevent的安装及使用技巧

安装(以CentOS为例) gevent依赖libevent和greenlet: 1.安装libevent 直接yum install libevent 然后配置python的安装 2.安装easy_install (1) wget -q http://peak.telecommunity.com/dist/ez_setup.py (2)使用 python ez_setup.py (3)使用easy_install 查看命令是否可用,如果不可用可以讲路径加入到PATH中 3.安装greenlet
详解Python Socket网络编程

Socket 是进程间通信的一种方式,它与其他进程间通信的一个主要不同是:它能实现不同主机间的进程间通信,我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的,例如我们每天浏览网页.QQ 聊天.收发 email 等等.要解决网络上两台主机之间的进程通信问题,首先要唯一标识该进程,在 TCP/IP 网络协议中,就是通过 (IP地址,协议,端口号) 三元组来标识进程的,解决了进程标识问题,就有了通信的基础了. 本文主要介绍使用Python 进行TCP Socket 网络编程,假设你已经具
详解python的网络编程基础

目录一.什么是网络编程二.socket 1.socket的基本语法 2.与socket有关的一些函数服务端函数客户端函数公共函数三.程序需求服务端分析客户端分析四.代码升级加上通信循环加上连接循环以及完善总结一.什么是网络编程网络编程涉及到一些计算机基础知识,还跟你的电脑系统有关,mac os/Linux和windows是不同的,由于我用的是windows,所以以下所有都是windows操作系统的适用的,并且里面的字符编码windows和mac os也是不同的,这里我
Python socket网络编程TCP/IP服务器与客户端通信

Python socket网络编程初学 python,前段时间买了两本书<python 编程从入门到实践><Python 核心编程第三版>,第一本书主要讲的是一些基本语法和一些基本的使用方法,而第二本则深入很多,自己看来也是一知半解,刚好看到了这部分网络编程,依然有好多不太理解的地方,不过想来通过自己不断的摸索,不断地搜寻资料学习,早晚应该会变得通透吧....... 这部分主要使用的模块就是 socket 模块,在这个模块中可以找到 socket()函数,该函数用于创建套接字对象
python Socket网络编程实现C/S模式和P2P

C/S模式由于网络课需要实现Socket网络编程,所以简单实现了一下,C/S模式分别用TCP/IP协议与UDP协议实现,下面将分别讲解. TCP/IP协议 TCP/IP协议是面向连接的,即客户端与服务器需要先建立连接后才能传输数据,以下是服务器端的代码实现. 服务端: import socket from threading import Thread def deal(sock,addr): print('Accept new connection from {}:{}'.format(ad
python socket网络编程之粘包问题详解

一,粘包问题详情 1,只有TCP有粘包现象,UDP永远不会粘包你的程序实际上无权直接操作网卡的,你操作网卡都是通过操作系统给用户程序暴露出来的接口,那每次你的程序要给远程发数据时,其实是先把数据从用户态copy到内核态,这样的操作是耗资源和时间的,频繁的在内核态和用户态之前交换数据势必会导致发送效率降低, 因此socket 为提高传输效率,发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一次数据给对方.若连续几次需要send的数据都很少,通常TCP socket 会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段
详解Python数据可视化编程 - 词云生成并保存（jieba+WordCloud）

思维导图: 效果(语句版): 源码: # -*- coding: utf-8 -*- """ Created on Tue Mar 5 17:59:29 2019 @author: dell """ # ============================================================================= # 步骤: # 分割aaa = jieba.cut(str,cut_all=True/Fa
python socket网络编程步骤详解(socket套接字使用)

一.套接字套接字是为特定网络协议(例如TCP/IP,ICMP/IP,UDP/IP等)套件对上的网络应用程序提供者提供当前可移植标准的对象.它们允许程序接受并进行连接,如发送和接受数据.为了建立通信通道,网络通信的每个端点拥有一个套接字对象极为重要.套接字为BSD UNIX系统核心的一部分,而且他们也被许多其他类似UNIX的操作系统包括Linux所采纳.许多非BSD UNIX系统(如ms-dos,windows,os/2,mac os及大部分主机环境)都以库形式提供对套接字的支持.三种最流行的套接
详解python之异步编程

目录一.异步编程概述二.python的异步框架模型三.顺序执行多个可重叠的任务四.异步化同步代码五.使用多线程克服具体任务的异步限制总结一.异步编程概述异步编程是一种并发编程的模式,其关注点是通过调度不同任务之间的执行和等待时间,通过减少处理器的闲置时间来达到减少整个程序的执行时间:异步编程跟同步编程模型最大的不同就是其任务的切换,当遇到一个需要等待长时间执行的任务的时候,我们可以切换到其他的任务执行: 与多线程和多进程编程模型相比,异步编程只是在同一个线程之内的的任务调度,无法
python之Socket网络编程详解

什么是网络? 网络是由节点和连线构成,表示诸多对象及其相互联系.在数学上,网络是一种图,一般认为专指加权图.网络除了数学定义外,还有具体的物理含义,即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型.在计算机领域中,网络是信息传输.接收.共享的虚拟平台,通过它把各个点.面.体的信息联系到一起,从而实现这些资源的共享.网络是人类发展史来最重要的发明,提高了科技和人类社会的发展. 网络通信的三要素 IP地址用来表示一台独立的主机特殊的IP地址 127.0.0.1或称localhost(表示本地回环
Pythony运维入门之Socket网络编程详解

Socket是什么? Socket 是电脑网络中进程间数据流的端点Socket 是操作系统的通信机制应用程序通过Socket进行网络数据的传输首先,简单了解一下TCP通信过程: TCP三次握手(面试常考): 第一次握手:客户端发送SYN报文,设置随机数序号X,服务器由SYN=1知道,客户端要求建立联机第二次握手:服务器端接收到客户端的报文之后,经过处理,返回给客户端SYN+ACK报文,同时设置随机序号Y,此时返回的报文确认ACK=X+1 第三次握手:接收到报文的客户端,会在处理确认之后,再

详解Python Socket网络编程

相关推荐

随机推荐