python 网络编程 第六篇

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1      TCP编程
　　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。
1.1   客户端
　　大多数连接都是可靠的TCP连接。创建TCP连接时，主动发起连接的叫客户端，被动响应连接的叫服务器。
　　创建一个客户端程序：
　　# 导入socket库:
　　import socket
　　# 创建一个socket:
　　s = socket.socket(socket.AF_INET,  socket.SOCK_STREAM)
　　# 建立连接:
　　s.connect(('www.baidu.com', 80))
　　创建Socket时，AF_INET指定使用IPv4协议，如果要用更先进的IPv6，就指定为AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议，这样，一个Socket对象就创建成功，但是还没有建立连接。
　　连接服务器代码：
　　s.connect(('www.baidu.com', 80))
　　注意参数是一个tuple，包含地址和端口号。
　　建立TCP连接后，我们就可以向服务器发送内容：
　　s.send('message！！！')
　　TCP连接创建的是双向通道，双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发，怎么协调，要根据具体的协议来决定。例如，HTTP协议规定客户端必须先发请求给服务器，服务器收到后才发数据给客户端。
　　发送的文本格式必须符合HTTP标准，如果格式没问题，接下来就可以接收新浪服务器返回的数据了：
　　# 接收数据:
　　buffer = []
　　while True:
　　# 每次最多接收1k字节:
　　d = s.recv(1024)
　　if d:
　　buffer.append(d)
　　else:
　　break
　　data = ''.join(buffer)
　　接收数据时，调用recv(max)方法，一次最多接收指定的字节数，因此，在一个while循环中反复接收，直到recv()返回空数据，表示接收完毕，退出循环。
　　当我们接收完数据后，调用close()方法关闭Socket，这样，一次完整的网络通信就结束了：
　　# 关闭连接:
　　s.close()
1.2   服务端
　　和客户端编程相比，服务器编程就要复杂一些。
　　服务器进程首先要绑定一个端口并监听来自其他客户端的连接。如果某个客户端连接过来了，服务器就与该客户端建立Socket连接，随后的通信就靠这个Socket连接了。
　　所以，服务器会打开固定端口（比如80）监听，每来一个客户端连接，就创建该Socket连接。由于服务器会有大量来自客户端的连接，所以，服务器要能够区分一个Socket连接是和哪个客户端绑定的。一个Socket依赖4项：服务器地址、服务器端口、客户端地址、客户端端口来唯一确定一个Socket。
　　但是服务器还需要同时响应多个客户端的请求，所以，每个连接都需要一个新的进程或者新的线程来处理，否则，服务器一次就只能服务一个客户端了。
　　我们来编写一个简单的服务器程序，它接收客户端连接，把客户端发过来的字符串加上Hello再发回去。
　　首先，创建一个基于IPv4和TCP协议的Socket：
　　s = socket.socket(socket.AF_INET,  socket.SOCK_STREAM)
　　然后，我们要绑定监听的地址和端口。服务器可能有多块网卡，可以绑定到某一块网卡的IP地址上，也可以用0.0.0.0绑定到所有的网络地址，还可以用127.0.0.1绑定到本机地址。127.0.0.1是一个特殊的IP地址，表示本机地址，如果绑定到这个地址，客户端必须同时在本机运行才能连接，也就是说，外部的计算机无法连接进来。
　　端口号需要预先指定。因为我们写的这个服务不是标准服务，所以用9999这个端口号。请注意，小于1024的端口号必须要有管理员权限才能绑定：
　　# 监听端口:
　　s.bind(('127.0.0.1', 9999))
　　紧接着，调用listen()方法开始监听端口，传入的参数指定等待连接的最大数量：
　　s.listen(5)
　　print 'Waiting for connection...'
　　接下来，服务器程序通过一个永久循环来接受来自客户端的连接，accept()会等待并返回一个客户端的连接:
　　while True:
　　# 接受一个新连接:
　　sock, addr = s.accept()
　　# 创建新线程来处理TCP连接:
　　t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
　　t.start()
　　每个连接都必须创建新线程（或进程）来处理，否则，单线程在处理连接的过程中，无法接受其他客户端的连接：
　　def tcplink(sock, addr):
　　print 'Accept new connection from %s:%s...' % addr
　　sock.send('Welcome!')
　　while True:
　　data = sock.recv(1024)
　　time.sleep(1)
　　if data == 'exit' or not data:
　　break
　　sock.send('Hello, %s!' % data)
　　sock.close()
　　print 'Connection from %s:%s closed.' % addr
　　连接建立后，服务器首先发一条欢迎消息，然后等待客户端数据，并加上Hello再发送给客户端。如果客户端发送了exit字符串，就直接关闭连接。
　　要测试这个服务器程序，我们还需要编写一个客户端程序：
　　s = socket.socket(socket.AF_INET,  socket.SOCK_STREAM)
　　# 建立连接:
　　s.connect(('127.0.0.1', 9999))
　　# 接收欢迎消息:
　　print s.recv(1024)
　　for data in ['Michael', 'Tracy',  'Sarah']:
　　# 发送数据:
　　s.send(data)
　　print s.recv(1024)
　　s.send('exit')
　　s.close()
2      UDP编程
2.1   服务端
　　TCP是建立可靠连接，并且通信双方都可以以流的形式发送数据。相对TCP，UDP则是面向无连接的协议。
　　使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。
　　虽然用UDP传输数据不可靠，但它的优点是和TCP比，速度快，对于不要求可靠到达的数据，就可以使用UDP协议。
　　我们来看看如何通过UDP协议传输数据。和TCP类似，使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器。服务器首先需要绑定端口：
　　s = socket.socket(socket.AF_INET,  socket.SOCK_DGRAM)
　　# 绑定端口:
　　s.bind(('127.0.0.1', 9999))
　　创建Socket时，SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP。绑定端口和TCP一样，但是不需要调用listen()方法，而是直接接收来自任何客户端的数据：
　　print 'Bind UDP on 9999...'
　　while True:
　　# 接收数据:
　　data, addr = s.recvfrom(1024)
　　print 'Received from %s:%s.' % addr
　　s.sendto('Hello, %s!' % data, addr)
　　recvfrom()方法返回数据和客户端的地址与端口，这样，服务器收到数据后，直接调用sendto()就可以把数据用UDP发给客户端。
　　注意这里省掉了多线程，因为这个例子很简单。
2.2   客户端
　　客户端使用UDP时，首先仍然创建基于UDP的Socket，然后，不需要调用connect()，直接通过sendto()给服务器发数据：
　　s = socket.socket(socket.AF_INET,  socket.SOCK_DGRAM)
　　for data in ['Michael', 'Tracy',  'Sarah']:
　　# 发送数据:
　　s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
　　# 接收数据:
　　print s.recv(1024)
　　s.close()
　　从服务器接收数据仍然调用recv()方法。
3      网络编程函数
　　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
　　公共用途的套接字函数
　　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.recvform()
　　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
4      Python Internet 模块
　　以下列出了 Python 网络编程的一些重要模块：
　　协议
　　功能用处
　　端口号
　　Python 模块
　　HTTP
　　网页访问
　　80
　　httplib, urllib, xmlrpclib
　　NNTP
　　阅读和张贴新闻文章，俗称为"帖子"
　　119
　　nntplib
　　FTP
　　文件传输
　　20
　　ftplib, urllib
　　SMTP
　　发送邮件
　　25
　　smtplib
　　POP3
　　接收邮件
　　110
　　poplib
　　IMAP4
　　获取邮件
　　143
　　imaplib
　　Telnet
　　命令行
　　23
　　telnetlib
　　Gopher
　　信息查找
　　70
　　gopherlib, urllib