网络程序通信的流程

网络程序通信的流程：

1.通过ip地址找到网络中的设备

2.通过端口号找到对应进程的端口

3.传输数据时还需要使用传输协议（TCP），保证数据的可靠性

4.socket完成进程之间网络数据的传输

ip地址的介绍

  IP地址是互联网协议地址（Internet Protocol Address）的缩写，用于在IP网络中唯一标识一个设备。它通常由四个数字组成，每个数字在0-255之间，用点号分隔。IP地址分为IPv4和IPv6两种版本，其中IPv4是目前广泛使用的版本。

端口和端口号的介绍

  端口是计算机上用于接收和发送数据的接口。每个端口都有一个唯一的端口号，用于标识和区分不同的服务或应用程序。常见的端口号有HTTP（80）、HTTPS（443）、FTP（21）等。

tcp的介绍

1.通过ip地址找到网络中的设备

2.通过端口号找到对应进程的端口

3.传输数据时还需要使用传输协议（TCP），保证数据的可靠性

4.socket完成进程之间网络数据的传输

socket的介绍

  进程之间通信的一个工具。Socket是网络编程中用于进程间通信的一个抽象层，它提供了对TCP/IP、UDP等网络通信协议的封装。通过Socket，应用程序可以发送和接收数据，实现不同计算机之间的通信。

tcp网络应用程序的开发流程

 

tcp客户端程序开发

• 创建Socket对象。
• 连接到服务器（指定IP地址和端口号）。
• 发送和接收数据。
• 关闭连接。

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 1.创建tcp客户端套接字
    # socket.AF_INET:ipv4
    # socket.SOCK_STREAM:tcp传输协议
    tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    # 2.和服务端套接字建立连接
    tcp_client_socket.connect(('192.168.198.1', 8080))

    # 3.发送数据到服务端
    send_content = "请输入要传输的数据"
    send_data = send_content.encode('utf-8')
    tcp_client_socket.send(send_data)

    # 4.接收服务端的数据
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    print(recv_data.decode('utf-8'))
    # 5.关闭套接字
    tcp_client_socket.close()

tcp服务端的程序开发

• 建Socket对象。
• 绑定IP地址和端口号。
• 开始监听连接请求。
• 接受客户端连接。
• 发送和接收数据。
• 关闭连接。

import socket

if __name__ == "__main__":
    # 1.创建TCP服务端套接字
    tcp_server_socket  = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 2.绑定端口号
    # ip地址一般不用指定,表示本机的任何一个ip即可
    tcp_server_socket.bind(('', 8080))
    # 3.设置监听
    # 128表示最大等待建立连接的个数
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 4.等待接收客户端的连接请求
    # 注意点：每次当客户端和服务器端建立连接成功都会返回一个新的套接字
    # tcp_server_socket只负责等待接收客户端建立连接成功,收发消息不使用该套接字
    new_client, ip_port = tcp_server_socket.accept()
    print("客户端的ip地址个端口号为:", ip_port)
    # 5.接收数据
    # 收发信息都使用返回的这个新的套接字
    recv_data = new_client.recv(1024)
    # 对二进制数据进行解码变成字符串
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接受的数据为:", recv_content)
    # 6.发送数据到客户端
    send_content = "问题正在处理中..."
    # 对字符串进行编码
    send_data = send_content.encode("gbk")
    new_client.send(send_data)
    # 关闭服务与客户端的套接字,表示和客户端终止通信
    new_client.close()
    # 7.关闭服务端套接字，表示服务端以后不在等待接收客户端的连接请求
    tcp_server_socket.close()

设置端口号复用

  在某些情况下，服务器程序可能需要在程序重启时立即使用之前绑定的端口号。这时可以设置端口号复用（SO_REUSEADDR）选项，允许服务器程序立即重新绑定到该端口。

import socket

if __name__ == "__main__":
    # 1.创建TCP服务端套接字
    tcp_server_socket  = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用，表示意思:服务端程序退出端口号立即释放
    # 1.SOL_SOCKET:表示当前套接字
    # 2.SO_REUSEADDER：表示复用端口号的选项
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR,True)
    # 2.绑定端口号
    # ip地址一般不用指定,表示本机的任何一个ip即可
    tcp_server_socket.bind(('', 8080))
    # 3.设置监听
    # 128表示最大等待建立连接的个数
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 4.等待接收客户端的连接请求
    # 注意点：每次当客户端和服务器端建立连接成功都会返回一个新的套接字
    # tcp_server_socket只负责等待接收客户端建立连接成功,收发消息不使用该套接字
    new_client, ip_port = tcp_server_socket.accept()
    # 代码执行到此，说明客户端和服务器建立连接成功
    print("客户端的ip地址个端口号为:", ip_port)
    # 5.接收客户端对的数据
    # 收发信息都使用返回的这个新的套接字
    recv_data = new_client.recv(1024)
    print("接收的数据长度为:",len(recv_data))
    # 对二进制数据进行解码变成字符串
    recv_content = recv_data.decode("gbk")
    print("接受的数据为:", recv_content)

    send_content = "问题正在处理中..."
    # 对字符串进行编码
    send_data = send_content.encode("gbk")
    # 6.发送数据到客户端
    new_client.send(send_data)
    # 关闭服务与客户端的套接字,表示和客户端终止通信
    new_client.close()
    # 7.关闭服务端套接字，表示服务端以后不在等待接收客户端的连接请求
    tcp_server_socket.close()

tcp网络应用程序的注意点

• 并发处理：服务端需要能够同时处理多个客户端的连接请求和数据传输。
• 异常处理：在网络编程中，网络故障、连接中断等异常情况时有发生，需要编写健壮的异常处理代码。
• 资源管理：合理管理Socket资源、内存资源等，避免资源泄漏和性能问题
• 当 TCP 客户端程序想要和 TCP 服务端程序进行通信的时候必须要先建立连接
• TCP 客户端程序一般不需要绑定端口号，因为客户端是主动发起建立连接的。
• TCP 服务端程序必须绑定端口号，否则客户端找不到这个 TCP 服务端程序。
• listen 后的套接字是被动套接字,只负责接收新的客户端的连接请求,不能收发消息。
• 当TCP 客户端程序和 TCP 服务端程序连接成功后，TCP 服务器端程序会产生一个新的套接字，收发客户端消息使用该套接字。
• 关闭 accept 返回的套接字意味着和这个客户端已经通信完毕。
• 关闭 listen 后的套接字意味着服务端的套接字关闭了,会导致新的客户端不能连接服务端,但是之前已经接成功的客户端还能正常通信。
• 当客户端的套接字调用 close后,服务器端的recv 会解阻塞，返回的数据长度为0，服务端可以通过8.返回数据的长度来判断客户端是否已经下线，反之服务端关闭套接字,客户端的recv 也会解阻塞，返回的数据长度也为0。

多人版tcp服务端程序

  多人版TCP服务端程序需要能够同时处理多个客户端的连接请求和数据传输。这通常需要使用多线程或多进程技术来实现并发处理。每个客户端连接都由一个单独的线程或进程负责处理，从而实现多人同时在线通信。

import socket

if __name__ == "__main__":
    # 1.创建TCP服务端套接字
    tcp_server_socket  = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用，表示意思:服务端程序退出端口号立即释放
    # 1.SOL_SOCKET:表示当前套接字
    # 2.SO_REUSEADDER：表示复用端口号的选项
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR,True)
    # 2.绑定端口号
    # ip地址一般不用指定,表示本机的任何一个ip即可
    tcp_server_socket.bind(('', 8080))
    # 3.设置监听
    # 128表示最大等待建立连接的个数
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 4.等待接收客户端的连接请求
    # 注意点：每次当客户端和服务器端建立连接成功都会返回一个新的套接字
    # tcp_server_socket只负责等待接收客户端建立连接成功,收发消息不使用该套接字
    # 循环等待接收客户端的连接请求
    while True:
        new_client, ip_port = tcp_server_socket.accept()
        # 代码执行到此，说明客户端和服务器建立连接成功
        print("客户端的ip地址个端口号为:", ip_port)
        # 5.接收客户端对的数据
        # 收发信息都使用返回的这个新的套接字
        recv_data = new_client.recv(1024)
        print("接收的数据长度为:",len(recv_data))
        # 对二进制数据进行解码变成字符串
        recv_content = recv_data.decode("gbk")
        print("接受的数据为:", recv_content)

        send_content = "问题正在处理中..."
        # 对字符串进行编码
        send_data = send_content.encode("gbk")
        # 6.发送数据到客户端
        new_client.send(send_data)
        # 关闭服务与客户端的套接字,表示和客户端终止通信
        new_client.close()
    # 7.关闭服务端套接字，表示服务端以后不在等待接收客户端的连接请求
    tcp_server_socket.close()

socket之send和recv的原理剖析

• send：在TCP中，send函数用于向连接的对端发送数据。数据被封装在TCP报文中，通过网络传输到对端。send函数在数据被成功写入发送缓冲区后返回，但并不意味着数据已经被对端接收。
• recv：recv函数用于从连接的对端接收数据。它从接收缓冲区中读取数据，并返回给调用者。如果接收缓冲区中没有数据