458通讯 python python通信原理

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墨韵流香 2023-09-29 23:59:08

文章标签 458通讯 python socket 网络客户端服务端 文章分类 Python 后端开发

Python实践Socket通信原理

进程之间如何实现网络通信

进程通信的概念最初来源于单机系统，由于每个进程都在自己的地址范围内运行，为了保证两个相互通信的进程之间既互不干扰又能协调一致地工作，操作系统为进程通信提供了相应的措施，如：

Unix BSD有管道（pipe）、命名管道（named pipe）、软中断信号（signal），Unix system V有消息（message）、共享存储区（shared memory）和信号量（semaphore）等。

但是这些仅限于本机进程之间的通信，进程之间的网络通信要解决不同主机进程之间相互通信的问题，为此，首先要解决的是网络中进程标识的问题。同一主机上，不同进程可以用进程号（process ID）唯一标识，但在网络环境下，各主机独立分配的进程号并不能唯一标识该进程。例如，主机A赋予某进程ID为2363，主机B中也可能存在2363号进程，因此单靠进程ID也就失去了标识的意义。其次，操作系统支持的网络协议众多，不同协议的工作方式不同，地址格式也不同，因此，进程之间的网络通信还要解决多重协议的识别问题。

其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的IP地址可以唯一标识网络中的主机，而传输层的协议+端口可以唯一标识主机中的应用程序（进程），这样利用三元组（协议，IP地址，端口）就可以标识网络的进程了。使用TCP/IP协议的应用程序通常采用Unix BSD的Socket来实现进程之间的网络通信。

Socket通信过程

Socket起源于Unix，通常翻译为“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。Socket是在应用层和传输层（TCP/IP协议族）之间的一个软件抽象层，它把TCP/IP层复杂的操作抽象成一组简单的接口，供应用层调用，从而实现进程在网络中通信。

socket抽象层在网络中的位置：

458通讯 python python通信原理_客户端

TCP通信的标准流程一般是，服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定（bind），对端口进行监听（listen），调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后主动连接服务器（connect），如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束。

Socket通信过程：

458通讯 python python通信原理_服务端_02

Socket服务端

开发步骤

创建服务端端套接字对象
绑定端口号
设置监听
等待接受客户端的连接请求
接收数据
发送数据
关闭套接字

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 1.创建tcp服务端套接字对象
    # socket()函数的参数说明：
    # AF_INET：协议族参数，AF_INET决定了socket的地址类型为ipv4地址(32位的)与端口号(16位的)的组合
    # SOCK_STREAM: 套接字类型参数，SOCK_STREAM决定了socket接受数据格式为stream(流)
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用，让服务端程序退出后，端口号立即释放
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True) 
    # 2.给程序绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 8989))
    # 3.设置监听
    # 128表示最大等待建立连接的个数
    # listen后的这个套接字只负责接收客户端连接请求，不能收发消息，收发消息使用返回的这个新套接字来完成
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 4.等待客户端建立连接的请求, 只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞，代码才能继续往下执行
    # 专门和客户端通信的套接字： service_client_socket
    # 客户端的ip地址和端口号： ip_port
    service_client_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
    # 代码执行到此说明连接建立成功
    print("客户端的ip地址和端口号:", ip_port)
    # 5.接收客户端发送的数据, 这次接收数据的最大字节数是1024
    recv_data = service_client_socket.recv(1024)
    # 获取数据的长度
    recv_data_length = len(recv_data)
    print("接收数据的长度为:", recv_data_length)
    # 对二进制数据进行解码
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接收客户端的数据为:", recv_content)
    # 准备发送的数据
    send_data = "ok".encode("gbk")
    # 6.发送数据给客户端
    service_client_socket.send(send_data)
    # 关闭服务与客户端的套接字， 终止和客户端通信的服务
    service_client_socket.close()
    # 7.关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务
    tcp_server_socket.close()

执行结果

客户端的ip地址和端口号: ('172.16.47.209', 52472)
接收数据的长度为: 5
接收客户端的数据为: hello

Socket客户端

开发步骤

创建客户端套接字对象
和服务端套接字建立连接
发送数据
接收数据
关闭客户端套接字

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 1.创建tcp客户端套接字对象
    tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 2.和服务端应用程序建立连接
    tcp_client_socket.connect(("192.168.131.62", 8080))
    # 代码执行到此，说明连接建立成功
    # 准备发送的数据
    send_data = "hello".encode("gbk")
    # 3.发送数据
    tcp_client_socket.send(send_data)
    # 4.接收数据, 这次接收的数据最大字节数是1024
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    # 返回的直接是服务端程序发送的二进制数据
    print(recv_data)
    # 对数据进行解码
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接收服务端的数据为:", recv_content)
    # 5.关闭套接字
    tcp_client_socket.close()