python网络编程(三)

传输层编程

传输层

网络层的任务是提供主机到主机的通信，而传输层的任务是提供进程到进程的通信。
UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议
- 采用无连接方式发送数据。
- UDP面向无连接，不可靠，但因为不用传送许多于数据本身无关的信息，所以效率高。
TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议
- 是一个可靠的、面向连接的协议。
- 面向连接的TCP协议效率较低，但可靠性高，适合于网络链路不好或可靠性要求高的环境。
进程与端口号
- 在传输层中，使用端口（0～65535）来定义进程，端口号只具有本地意义。
模型
- 采用客户端-服务器端模式进行进程到进程的通信。
- 运行在本地主机上的程序称为客户端，运行在远程主机上提供服务的程序称为服务器端。
- 客户端的端口号通常随机选取，而服务器端的端口号一般是由IANA（互联网数字分配机构）指派的知名端口号。
- 服务器端在知名端口上等待客户端的请求，客户端向服务器端上的知名端口发送服务请求，并得到响应。
端口号的分配
- 知名端口：0～1023，由IANA指派和控制。
  - 21/TCP FTP 文件传输协议
  - 22/TCP SSH 安全登录
  - 23/TCP Telnet 远程登录
  - 25/TCP SMTP 简单邮件传输协议
  - 80/TCP HTTP 超文本传输协议
  - 53/UDP DNS 域名解析
  - 69/UDP TFTP 简单文件传输协议
  - 161/UDP SNMP 简单网络管理协议
- 注册端口：1024～49151，IANA不指派也不控制，但需要在IANA注册以防止重复。
- 动态端口：49152～65535，不需要向IANA注册，可以由任何进程使用，也称短暂端口。

UDP

UDP数据包

Python模拟UDP

UDP服务端udp_serber.py

import socket


"""
创建socket并指定socket的类型为UDP类型
服务端在启动之后，会等待客户端的连接
"""
with socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) as server:
    # 绑定IP地址并设置端口号,127.0.0.1是网络回环地址，永远在线，用于测试当前主机是否在线
    server.bind(('127.0.0.1', 1000))
    print("成功访问UDP服务端!")
    # recvfrom该方法返回了客户端的地址与端口号，以及服务器端节接收到的数据
    # 1024代表服务器端接收的数据的长度
    data, address = server.recvfrom(1024)
    print(f"address : {address[0]}, port : {address[1]}, data : {data.decode()}")
    # 向客户端发送数据，address是客户端向服务器端发送数据时，所捕获的地址信息，包含IP地址
    server.sendto("访问成功！".encode(), address)

UDP客户端udp_client.py

import socket


with socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) as client:
    send_data = "我是客户端"
    client.sendto(send_data.encode(), ('127.0.0.1', 1000))
    client_data, address = client.recvfrom(1024)
    print(f"收到的数据为：{client_data.decode()}")

运行代码
- 运行udp_serber.py
- 打开CMD运行netstat -an可以看出1000端口已经启动。
- 运行udp_client.py
- 查看udp_server.py，客户端的端口是随机端口

Python实现聊天室功能

server.py

import socket

"""
创建socket并指定socket的类型为UDP类型
服务端在启动之后，会等待客户端的连接
"""
with socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) as server:
    # 绑定IP地址并设置端口号,127.0.0.1是网络回环地址，永远在线，用于测试当前主机是否在线
    server.bind(('127.0.0.1', 1000))
    # 设置自己的名字
    nickname = input("请输入你的名字：")
    print("服务端以连接，等待客户端连接")
    while True:
        # recvfrom该方法返回了客户端的地址与端口号，以及服务器端节接收到的数据
        # 1024代表服务器端接收的数据的长度
        data, address = server.recvfrom(1024)
        # 接收客户端的信息并打印
        print(data.decode())
        send_msginput("请输入要发送的信息：")
        if send_msg == 'quit':
            # 输入quit表示已下线
            server.sendto(f"{nickname}已下线".encode(), address)
            break
        # 向客户端发送数据，address是客户端向服务器端发送数据时，所捕获的地址信息，包含IP地址
        server.sendto(f"{nickname}:  {send_msg}".encode(), address)

client.py

import socket


nickname = input("请输入你的名字：")
with socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) as client:
    while True:
        send_msg = input("请输入要发送的内容：")
        if send_msg == 'quit':
            client.sendto(f"{nickname}已下线".encode(), ('127.0.0.1', 1000))
            break
        client.sendto(f"{nickname}: {send_msg}".encode(), ('127.0.0.1', 1000))
        client_data, address = client.recvfrom(1024)
        print(client_data.decode())

运行server.py， client.py

TCP

百度百科

格式
- Source Port：16位的源端口号；包含初始化的通信端口，其中的源端口、源IP地址标示报文的返回地址。
- Destination Port：16位的目的端口号；定义了传输的目的地，指明了应用程序的地址接口。
- Sequence Number：32位的序列号；用于接收端，标示数据包，例如数据包的排序、拼接顺序。
- Acknowledge Number：32位的确认序号；用于接收端，确认该数据包。
- Offset：4位的数据偏移；TCP首部（包括选项）长度除以4。
- Reserved：6位的保留位；必须为0，为了将来用于新的用途。
- Flags：标志位；6种标志，详情见百度百科。
- Windows：表示接收缓冲区的空闲空间，16位，用来告诉TCP连接对端自己能够接收的最大数据长度，最大为65535。
- Checksum：16位的校验和，证明数据的有效性。
- Urgent Pointers：16位的紧急指针；只有URG标志位被设置时该字段才有意义，表示紧急数据相对序列号（Sequence Number字段的值）的偏移。
- Options：选项。
- data：上层协议的数据。
三次握手
四次挥手

Python 模拟TCP

tcp_server.py

import socket

"""
创建服务器端的socket
SOCK_STREAM代表TCP协议
"""
with socket.socket(type=socket.SOCK_STREAM) as server:
    # 绑定IP地址和端口号
    server.bind(("127.0.0.1", 1000))  # 在bind中是传递的元祖
    print("TCP服务器已经启动")
    # 设置最大连接数，必须大于1
    server.listen(100)
    # 接收客户端的连接，当有客户端连接上来之后，会从服务端的socket里面创建出一个新的socket，新的socket用于服务于客户端
    client, address = server.accept()
    # address返回的是一个元祖
    print(f"当前的客户端的地址为：{address[0]}，端口号为：{address[1]}")
    # 这里由于accept获取到了客户端的信息，因此接收数据使用了recv方法
    data = client.recv(1024)
    print(f"客户端发送的数据为：{data.decode()}")
    client.send("服务端收到消息".encode())
    # 关闭客户端的连接
    client.close()

tcp_client.py

import socket


# 创建客户端的socket
with socket.socket(type=socket.SOCK_STREAM) as client:
    # 哭护短连接服务器
    client.connect(("127.0.0.1", 1000))
    # 给服务端发送数据
    client.send("你好，我是客户端".encode())
    # 从服务端接收数据
    recv_data = client.recv(1024)
    # 打印服务端发送的数据
    print(f"服务端发送的数据为：{recv_data.decode()}")

执行tcp_server.py，tcp_client.py

posted @ 2022-06-07 18:06 行走的世界阅读(49) 评论(0) 编辑收藏举报

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