Python网络编程——socket套接字实现UDP/TCP信息传输

socket套接字

　　socket(简称 套接字) ，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。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。
　　
1.创建socket：
导入socket模块：import socket
创建socket对象：对象名 = socket.socket(AddressFamily, Type)

AddressFamily(地址簇)：

参数	描述
socket.AF_INET	IPv4协议(默认)
socket.AF_INET6	IPv6协议
socket.AF_UNIX	只能够用于单一的Unix系统进程间通信

Type(传输类型)参数：

参数	描述
socket.SOCK_STREAM	流式socket for TCP (默认)
socket.SOCK_DGRAM	数据报式socket for UDP
socket.SOCK_RAW	原始套接字，可以处理ICMP、IGMP等网络报文，SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文；此外，利用原始套接字，可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。
socket.SOCK_RDM	是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。
socket.SOCK_RAM	通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。 　　 socket.SOCK_SEQPACKET

2.socket对象方法：

函数	描述
服务器端套接字
s.bind()	绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()	开始TCP监听。backlog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就可以了。
s.accept()	被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect()	主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex()	connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共用途套接字
s.recv()	接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()	发送TCP数据，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。
s.sendall()	完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。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。
s.recvfrom()	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()	发送UDP数据，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。
s.close()	关闭套接字
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)	设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件

UDP收发信息

UDP收发信息步骤
1.创建套接字
2.绑定端口(不绑定的话端口会一直变化)
3.发送/接收消息
4.关闭套接字

UDP聊天器
1.思路分析
1.功能：(1)发送消息 (2)接收消息 (3)退出系统
2.架构：(1)主入口：main() (2)发送消息：send_msg() (3)接收消息：recv_msg()

主入口：(1)创建套接字，绑定端口 (2)选择功能
发送消息：(1)用户手动输入信息 (2)将消息编码并发送
接收消息：(1)接收消息 (2)解码并显示

2.代码实现

#  导入模块
import socket


def send_msg(udp_socket):   # 发送消息方法
    ip_other = input("请输入目标IP地址：")
    # 不输入时默认为以下IP
    if not ip_other:
        ip_other = "192.168.113.86"
        print("默认地址：192.168.113.86")
    port_other = input("请输入目标端口：")
    # 不输入时默认为8080端口
    if not port_other:
        port_other = "8080"
        print("默认端口：8080")
    content1 = input("请输入发送内容：\n")
    # 发送消息
    udp_socket.sendto(content1.encode(), (ip_other, int(port_other)))


def recv_msg(udp_socket):   # 接收消息方法
    # 获取缓冲区信息，并拆包
    recv_data, ip_port = udp_socket.recvfrom(1024)
    # 消息解码
    recv_txt = recv_data.decode()
    print("【消息来了】：", ip_port, ":", recv_txt)


def main():
    # 创建套接字
    # socket.AF_INET IPv4协议  socket.SOCK_DGRAM 用户数据报
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 绑定端口
    udp_socket.bind(("", 8080))
    while True:
        print("-------------------")
        print("|    1.发送消息    |")
        print("|    2.接收消息    |")
        print("|    3.退出系统    |")
        print("-------------------")
        num = input("请输入菜单编号：")
        if num == '1':
            send_msg(udp_socket)
        elif num == '2':
            recv_msg(udp_socket)
        elif num == '3':
            print("退出系统")
            break
        else:
            print("输入错误，重新输入！")
    # 关闭套接字
    udp_socket.close()


if __name__ == "__main__":
    main()

3.功能测试
发送消息：

接收消息：

退出系统：

TCP收发信息

TCP发送端（客户端）
发送步骤：
1.创建套接字
2.绑定端口
3.建立连接
4.发送信息
5.接收响应信息（可有可无）
6.关闭套接字

# 导入模块 socket
import socket

# 创建套接字 TCP
# socket.SOCK_STREAM  TCP  流式报文
tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定端口
tcp_client_socket.bind(("", 8082))
# 建立连接
# connect(address) 用于建立连接,address 是一个元组，含有对方的ip和端口
tcp_client_socket.connect(("192.168.113.86", 8080))
# 发送/接收数据
# send(数据的二进制) 用于tcp协议的数据的发送
tcp_client_socket.send("你好".encode())
# 接收数据
# recv(1024) 接收数据， 每次接收的最大字节数,recv() 也会造成程序阻塞，当收到数据后，会自动解阻塞
recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
# 解码
re_text = recv_data.decode("utf-8")
print(re_text)
# 5、关闭套接字（连接）
tcp_client_socket.close()

TCP接收端（服务端）
接收步骤：
1.创建套接字
2.绑定端口
3.设置监听
4.接受连接
5.接收信息
6.发送应答信息（可有可无）
7.关闭套接字（服务器端一般不关闭）

# 导入模块
import socket

# 创建套接字
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定端口
tcp_server_socket.bind(("", 8080))
# 设置被动监听
tcp_server_socket.listen(128)
# 等待连接
while True:
    client_socket, client_ip = tcp_server_socket.accept()
    print("[新客户端来了]：", client_ip)
    # 收发数据
    while True:
        recv1 = client_socket.recv(1024)
        if recv1:
            recv_txt = recv1.decode("utf-8")
            print("[新消息]：", client_ip, ":", recv_txt)
            client_socket.send("收到\n".encode())
        else:
            print("对方已下线")
            break
    # 关闭连接
    client_socket.close()

客户端发送后，服务端收到消息

服务端收到消息，给客户端响应

客户端断开连接后