python TCP編程

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客戶端

大多數連接都是可靠的TCP連接。創建TCP連接時，主動發起連接的叫客戶端，被動響應連接的叫伺服器。

舉個例子，當我們在瀏覽器中訪問百度時，我們自己的計算機就是客戶端，瀏覽器會主動向新浪的伺服器發起連接。如果一切順利，百度的伺服器接受了我們的連接，一個TCP連接就建立起來的，後面的通信就是發送網頁內容了。

所以，我們要創建一個基於TCP連接的Socket，可以這樣做：

# 導入socket庫:import socket# 創建一個socket:s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 建立連接:s.connect((www.baidu.com, 80))

創建Socket時，AF_INET指定使用IPv4協議，如果要用更先進的IPv6，就指定為AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協議，這樣，一個Socket對象就創建成功，但是還沒有建立連接。

客戶端要主動發起TCP連接，必須知道伺服器的IP地址和埠號。新浪網站的IP地址可以用域名www.baidu.com自動轉換到IP地址，但是怎麼知道百度伺服器的埠號呢？

答案是作為伺服器，提供什麼樣的服務，埠號就必須固定下來。由於我們想要訪問網頁，因此百度提供網頁服務的伺服器必須把埠號固定在80埠，因為80埠是Web服務的標準埠。其他服務都有對應的標準埠號，例如SMTP服務是25埠，FTP服務是21埠，等等。埠號小於1024的是Internet標準服務的埠，埠號大於1024的，可以任意使用。

因此，我們連接百度伺服器的代碼如下：

s.connect((www.baidu.com, 80))

注意參數是一個tuple，包含地址和埠號。

建立TCP連接後，我們就可以向百度伺服器發送請求，要求返回首頁的內容：

# 發送數據:s.send(bGET / HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Connection: close

)

TCP連接創建的是雙向通道，雙方都可以同時給對方發數據。但是誰先發誰後發，怎麼協調，要根據具體的協議來決定。例如，HTTP協議規定客戶端必須先發請求給伺服器，伺服器收到後才發數據給客戶端。

發送的文本格式必須符合HTTP標準，如果格式沒問題，接下來就可以接收百度伺服器返回的數據了：

# 接收數據:buffer = []while True: # 每次最多接收1k位元組: d = s.recv(1024) if d: buffer.append(d) else: breakdata = .join(buffer)

接收數據時，調用recv(max)方法，一次最多接收指定的位元組數，因此，在一個while循環中反覆接收，直到recv()返回空數據，表示接收完畢，退出循環。

當我們接收完數據後，調用close()方法關閉Socket，這樣，一次完整的網路通信就結束了：

# 關閉連接:s.close()

接收到的數據包括HTTP頭和網頁本身，我們只需要把HTTP頭和網頁分離一下，把HTTP頭列印出來，網頁內容保存到文件：

header, html = data.split(b

, 1)print(header.decode("utf-8"))# 把接收的數據寫入文件:with open(baidu.html, wb) as f: f.write(html)

現在，只需要在瀏覽器中打開這個baidu.html文件，就可以看到百度的首頁了。

#!/usr/bin/env python# -*- encoding: utf-8 -*-# 導入socket庫:import socket# 創建一個socket:s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)s.connect((www.baidu.com, 80))data_send=b"GET / HTTP/1.1
Host: www.baidu.com
Connection: close

, 1)print(header.decode("utf-8"))# 把接收的數據寫入文件:with open(baidu.html, wb) as f: f.write(html)

伺服器

和客戶端編程相比，伺服器編程就要複雜一些。

伺服器進程首先要綁定一個埠並監聽來自其他客戶端的連接。如果某個客戶端連接過來了，伺服器就與該客戶端建立Socket連接，隨後的通信就靠這個Socket連接了。

所以，伺服器會打開固定埠（比如80）監聽，每來一個客戶端連接，就創建該Socket連接。由於伺服器會有大量來自客戶端的連接，所以，伺服器要能夠區分一個Socket連接是和哪個客戶端綁定的。一個Socket依賴4項：伺服器地址、伺服器埠、客戶端地址、客戶端埠來唯一確定一個Socket。

但是伺服器還需要同時響應多個客戶端的請求，所以，每個連接都需要一個新的進程或者新的線程來處理，否則，伺服器一次就只能服務一個客戶端了。

我們來編寫一個簡單的伺服器程序，它接收客戶端連接，把客戶端發過來的字元串加上Hello再發回去。

首先，創建一個基於IPv4和TCP協議的Socket：

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

socket_server.py

import socketimport threadingimport times=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)s.bind(("127.0.0.1",8001))s.listen(5)print("Waiting for connection......")def tcplink(sock,addr): print("accept new connection from %s:%s"%addr) sock.send("Welcome!".encode()) while True: data=sock.recv(1024).decode() time.sleep(1) if data=="exit" or not data: break sock.send(("Hello!"+data).encode()) print(data) sock.close() print("connection from %s:%s is closed"%addr)while True: sock,addr=s.accept() t=threading.Thread(target=tcplink,args=(sock,addr)) t.start()

socket_client.py

import sockets = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 建立連接:s.connect((127.0.0.1, 8001))# 接收歡迎消息:print(s.recv(1024).decode())# 發送數據:for name in ["Lucy","Lily","Jack"]: s.send(name.encode()) print(s.recv(1024).decode())s.send(exit.encode())s.close()

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