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python 学习之 socket 库的基本使用(网络编程-套接字)_python socket connect

python socket connect

目录

一、关于 socket 的介绍

二、创建套接字对象(Socket 的实例化)

三、套接字对象方法(Socket 常用函数)

1、bind 函数

2、listen 函数

3、accept 函数

4、connect 与 connect_ex 函数

5、send 、 sendall 、sendto 函数

6、recv 与 recvfrom 函数

7、close 函数

三、简单的服务端和客户端示例

四、关于 socket 库相关方法函数的总结


一、关于 socket 的介绍

Socket 又称 "套接字",应用程序通常通过 "套接字" 向网络发出请求或者应答网络请求,使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。python中提供了两个基本的 Socket 模块:服务端 Socket 和客户端 Socket,当创建了一个服务端 Socket 后,这个 Socket 就会在本机的一个端口上等待连接,当客户端 Socket 访问这个端口,两者完成连接后就能够进行交互了。

二、创建套接字对象(Socket 的实例化)

在使用 Socket 进行编程时,需要先实例化一个 Scoket 类,Python 中,我们用 socket()函数来创建套接字。

关于 socket 函数的用法:

scoket(family,type[,protocol])

第一个参数 family 是指定应用程序使用的通信协议的协议族,有:

Family参数

描述

socket.AF_UNIX

只能够用于单一的Unix系统进程间通信

socket.AF_INET

服务器之间网络通信

socket.AF_INET6

IPv6

默认值为 AF_INET

第二个参数 type 为要创建套接字的类型

Type参数

描述

socket.SOCK_STREAM

流式socket , 当使用TCP时选择此参数

socket.SOCK_DGRAM

数据报式socket ,当使用UDP时选择此参数

socket.SOCK_RAW

原始套接字,允许对底层协议如IP、ICMP进行直接访问

第三个参数 protocol 是可选项,指明所要接收的协议类型,通常为 0 或者不填。

Type参数

描述

socket.IPPROTO_RAW

相当于protocol=255,此时socket只能用来发送IP包,而不能接收任何的数据。发送的数据需要自己填充IP包头,并且自己计算校验和。

socket.IPPROTO_IP

相当于protocol=0,此时用于接收任何的IP数据包。其中的校验和和协议分析由程序自己完成。

接下来我们实例化一个简单的 TCP 类型的 Socket

测试代码:

  1. import socket
  2. s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  3. print(s)
  4. print(type(s))

代码解释:

首先肯定需要使用 import 导入 socket 库;

用一个自定义参数(我这里用的 s )来接收创建的套接字对象;

输出套接字对象以及它的类型。

运行结果:

关于运行结果的解释:

fd=332: 表示套接字的文件描述符(file descriptor),在此处为332。


family=2: 表示套接字的地址族(address family),这里是IPv4地址族(AF_INET)。


type=1: 表示套接字的类型(socket type),这里是流式套接字(SOCK_STREAM),用于TCP协议。


proto=0: 表示套接字使用的协议,这里是默认协议(通常与套接字类型相关)。


<class 'socket.socket'>: 表示所创建的对象属于Python的socket模块中的socket类。

三、套接字对象方法(Socket 常用函数)

首先介绍服务端函数

1、bind 函数

该函数是服务端函数,会将之前创建的套接字与指定的IP地址和端口进行绑定,使用点直接调用该方法,以元组(host, port)的形式表示地址

比如我们绑定本地的 12345 端口:

s.bind(('127.0.0.1', 12345))

注意这里用到了两次括号,因为 bind 方法的参数需要是一个包含主机地址和端口号的元组。

2、listen 函数

该函数也是服务端函数,用于在使用TCP的服务端开启监听模式,只有一个参数,指定在拒绝连接之前,操作系统可以挂起的最大连接数量,该值至少为1,大部分应用程序设为 5 即可。

在服务端开启监听,设置操作系统可以挂起的最大连接数量为 5 :

s.listen(5)

listen() 只是让套接字处于监听状态,并没有接收请求,接收请求需要使用 accept() 函数。 

3、accept 函数

当套接字处于监听状态时,可以通过 accept() 函数来接收客户端请求,该函数也是服务端函数,接受 TCP 连接并返回(conn,address),返回一个新的套接字来和客户端通信,其中 conn 是新的套接字对象,可以用来接收和发送数据,address 是连接客户端的地址。

比如我们就使用 conn 和 address 这两个参数(可自定义)来接收 accept 函数返回的值

conn, address = s.accept()

下面介绍客户端函数

4、connect 与 connect_ex 函数

connect() 是客户端程序用来连接服务端的方法,客户端连接到 address 处的套接字,一般 address 的格式为元组(host, port),如果连接出错,会返回 socket.error 错误。

比如我们连接到刚才创建的套接字,即本地的 12345 端口:

  1. import socket
  2. c = socket.socket()
  3. c.connect(('127.0.0.1', 12345))

只有经过 connect 连接成功后的套接字对象才能调用发送和接受方法(send/recv),所以服务端的 s 对象不能 send 或者 recv 。

还有一个 connect_ex 函数,功能与 connect 相同,只是成功返回 0,失败返回 error 的值。

下面是一些常见的公共函数

5、send 、 sendall 、sendto 函数

send() :用于发送 TCP 数据

用法:s.send(string[,flag])

将 string 中的数据发送到连接的套接字,返回值是要发送的字节数量,该数量可能小于 string 的字节大小。

sendall() :完整发送TCP数据

用法:s.sendall(string[,flag])

与 send() 类似,将 string 中的数据发送到连接的套接字,但在返回之前会尝试发送所有数据,成功返回None,失败则抛出异常。

关于参数的说明:

string: 这是要发送的数据,通常是一个字符串。这是必需的参数。

flag : 这是一个可选的参数,用于指定发送数据的附加选项,在大多数情况下可以省略。

比如我们将 "Hello, server!" 字符串通过UTF-8编码转换为字节数据,然后使用套接字的 send 方法发送这些字节数据到连接的服务端:

c.send("Hello, server!".encode('utf-8'))

sendto :用于发送 UDP 数据

用法:s.sendto(string[,flag],address) 

将数据发送到套接字,address是形式为(ipaddr,port)的元组,指定远程地址,返回值是发送的字节数。

6、recv 与 recvfrom 函数

recv :接受TCP套接字的数据,数据以字符串形式返回。

用法:s.recv(bufsize[,flag])

参数说明:

bufsize: 这是一个整数,表示要接收的最大字节数。接收的实际数据可能少于或等于这个值,取决于发送端发送的数据量。

flag(可选): 这是一个可选的参数,用于指定接收数据的附加选项。在大多数情况下,可以省略这个参数。

通过 recv 方法接收最多 1024 字节的数据,我们将接收到的字节数据解码为 UTF-8 编码的字符串,最后打印出来:

  1. re = c.recv(1024)
  2. print(re.decode('utf-8'))

recvfrom:接受 UDP 套接字的数据,与 recv() 类似,但返回值是(data, address)。其中 data 包含接收数据的字符串,address 是发送数据的套接字地址。

特别说明:recvfrom 函数是可以在没有进行 connect 的情况下使用的,对于 UDP 套接字,可以在未连接的状态下使用 recvfrom 来接收数据。recvfrom 通常与 UDP 一起使用,因为 UDP 是一个无连接协议,而 recvfrom 提供了从发送端获取地址信息的能力。在 TCP 中,由于是面向连接的,地址信息通常在连接建立时就已经确定了,所以 recv 通常就足够了。

示例:

  1. import socket
  2. # 创建一个UDP套接字
  3. s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
  4. # 绑定本地地址和端口
  5. s.bind(('127.0.0.1', 12345))
  6. # 接收数据,设置bufsize为最大接收字节数
  7. data, address = s.recvfrom(1024)
  8. # 打印接收到的数据和发送端地址信息
  9. print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}")
  10. print(f"Received from: {address}")

7、close 函数

该函数用于关闭套接字

直接使用点调用即可

s.close()

三、简单的服务端和客户端示例

服务端代码:

  1. import socket
  2. # 创建一个TCP套接字
  3. server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  4. # 绑定主机和端口
  5. server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))
  6. # 监听连接
  7. server_socket.listen()
  8. print("Server is listening for incoming connections...")
  9. # 接受客户端连接
  10. client_socket, client_address = server_socket.accept()
  11. print(f"Connection established with {client_address}")
  12. # 接收数据
  13. data = client_socket.recv(1024)
  14. print(f"Received data: {data.decode('utf-8')}")
  15. # 发送响应
  16. response = "Hello, client!"
  17. client_socket.send(response.encode('utf-8'))
  18. # 关闭连接
  19. client_socket.close()
  20. server_socket.close()

 客户端代码:

  1. import socket
  2. # 创建一个TCP套接字
  3. client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  4. # 连接到服务器
  5. client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345))
  6. # 发送数据
  7. data_to_send = "Hello, server!"
  8. client_socket.send(data_to_send.encode('utf-8'))
  9. # 接收响应
  10. response = client_socket.recv(1024)
  11. print(f"Received response: {response.decode('utf-8')}")
  12. # 关闭连接
  13. client_socket.close()

先开启服务端,再运行客户端

运行效果:

四、关于 socket 库相关方法函数的总结

Socket 创建和配置:

socket(family, type, proto=0, fileno=None):创建一个套接字对象。
gethostname():获取主机名。 


通用套接字方法:

bind(address):将套接字绑定到指定的地址。
listen(backlog):开始监听传入连接请求。
accept():接受连接,返回新的套接字和对端地址。
connect(address):连接到远程套接字。
close():关闭套接字。


数据收发:

send(bytes):发送数据。
recv(bufsize):接收数据。


UDP 相关方法:

sendto(data, address):发送UDP数据到指定地址。
recvfrom(bufsize):接收UDP数据和对端地址。


设置和获取套接字选项:

setsockopt(level, optname, value):设置套接字选项。
getsockopt(level, optname, buflen=None):获取套接字选项。


获取主机信息:

gethostbyname(hostname):通过主机名获取IP地址。
gethostbyaddr(ip_address):通过IP地址获取主机名。

 

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