一个完整的计算机系统是由硬件、操作系统、应用软件三者组成,具备了这三个条件，一台计算机系统就可以玩单机游戏。如果你想上网（访问个黄色网站，发个黄色微博啥的），就需要遵守网络协议，即计算机之间交流的标准，按照分工不同可以把互联网协议从逻辑上划分层级，即ios七层协议，详见另一篇博客。参考博客（网络通信原理）：http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html
先从服务器端说起，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。
服务端套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字函数
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
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
s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom() 接收UDP数据
s.sendto() 发送UDP数据
s.close() 关闭套接字
根据相关流程和函数，先来实现一个简单的通讯。
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import socketserver = socket.socket()server.bind(('127.25.0.0',8080)) #绑定ip，端口server.listen(3) #python3中listen必须有参数，次数设为3，排队等待个数为3while True: #循环接收不同ip，端口信息 print('等待联机...') conn, addr = server.accept() #阻塞 print('new conn:',addr) while True: #循环接收同个ip，端口的信息 try: #异常处理，在服务端接收、发送失败时，提示客户端断开 data = conn.recv(1024).decode('utf-8') print('recv:',data) while True: #若输入为空，重新输入 msg = input('>>>:').strip() if len(msg) == 0:continue else:break conn.send(msg.encode('utf-8')) #发送 except ConnectionResetError as reason: print('client has lost...
') breakserver.close() |
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import socketclient = socket.socket()client.connect(('127.25.0.0',8080)) #连接服务端ip,端口while True: #为空,重新输入 msg = input('>>>:').strip() if len(msg) == 0:continue client.send(msg.encode('utf-8')) #发送 data = client.recv(1024).decode('utf-8') #接收 print('recv:',data) client.close() |
这样，在服务端先运行的情况下，客户端能进行连接，实现一收一发的通讯方式，第一个连接未断开时，后面的连接只能等待前者断开，否则客户端无法接收后者的消息。要注意的是，当第一个连接断开时，会出现异常。在Windows中，出现ConnectionResetError的报错，可以利用try...except...进行异常捕捉处理。在linux中，客户端断开时，服务端无限接收空值，我们可以利用if进行判断。除了简单通讯，利用一收一发的原理，我们可以实现客户端命令服务端，并接收返回的命令结果。
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import socket,osserver = socket.socket()server.bind(('localhost',9999))server.listen(3)while True: print('等待联机...') conn, addr = server.accept() print('new conn:',addr) while True: print('准备接收指令...') cmd = conn.recv(1024).decode('utf-8') if not cmd: #在linux中，客户端断开即无限发送空值 print('客服端已断开...
') break print('执行指令:',cmd) data = os.popen(cmd).read() #接收字符串，执行结果也是字符串 data = data.encode('utf-8') data_size = len(data) conn.send(str(data_size).encode('utf-8')) #发送数据容量大小 if data_size == 0: #若指令不存在，则返回数据大小为0，只发送数据大小，不发送内容 print('指令不存在...') continue conn.send(data.encode('utf-8')) #发送数据 print('执行完毕...
') server.close() |
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import socketclient = socket.socket()client.connect(('localhost',9999))while True: cmd = input('输入指令，q退出
>>>:') if len(cmd) == 0: print('指令不能为空...') continue if cmd == 'q':break #退出 client.send(cmd.encode('utf-8')) #发送指令 data_size = client.recv(1024) #接收数据容量大小 data_size = int(data_size.decode('utf-8')) if data_size == 0: #若接收到的数据容量为0，说明指令不存在 print('指令不存在...') continue print('接收数据大小',data_size) received_size = 0 #已接收的数据大小 received_data = b'' #已接收的数据 while data_size > received_size: #循环接收数据，并计算接收到的数据大小 #最后一次接收数据为剩余数据，防止连续接收导致出现粘包现象 if data_size - received_size > 1024: #接收不止一次 size = 1024 else: size = data_size - received_size #最后一次接收,剩多少收多少 data = client.recv(size) received_size += len(data) received_data += data else: print('执行完毕',received_size) #接收的数据大小 print() #为了美观，数据单独打印 print(received_data.decode('utf-8')) #打印数据 client.close() |
特别注意，在TCP中，当两次连续接收时会出现粘包的现象，即（1）发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包（2）客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包。解决粘包问题的方法，即（1）利用time模块，time.sleep(0.5)增长大约0.5的发送间隔（2）在两次发送之间插入一次接收（3）严格限制每次接收的数据大小。下面，我们来模拟客户端在服务端中下载文件。
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import socket,os,hashlibserver = socket.socket()server.bind(('127.0.0.1',8080))server.listen(3)while True: print('等待联机...') conn, addr = server.accept() print('new conn:',addr) while True: print('准备接收指令...') cmd = conn.recv(1024).decode('utf-8') #接收客户端指令 if not cmd: #在linux中，客户端断开即无限发送空值 print('客服端已断开...
') break cmd, filename = cmd.split() #如:文件发送，send filename，get filename print(filename) if os.path.isfile(filename): f = open(filename,'rb') m = hashlib.md5() file_size = os.stat(filename).st_size #获得文件大小 conn.send(str(file_size).encode('utf-8')) #发送文件大小 conn.recv(1024) #等待客户端确认 for line in f: m.update(line) conn.send(line) f.close() conn.send(m.hexdigest().encode('utf-8')) #发送md5 print('发送完毕...
') server.close() |
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import socket,hashlibclient = socket.socket()client.connect(('127.0.0.1',8080))while True: cmd = input('>>>:').strip() #执行下载 if len(cmd) == 0:continue if cmd.startswith('get'): client.send(cmd.encode('utf-8')) data_size = int(client.recv(1024).decode('utf-8')) print('文件大小为:',data_size) client.send('准备接收...'.encode()) #客户端确认接收 received_size = 0 filename = cmd.split()[1] f = open(filename+'.new','wb') m = hashlib.md5() while data_size > received_size: if data_size - received_size > 1024: #不止一次接收，接收1024 size = 1024 else: size = data_size - received_size #最后一次接收，接收全部 data = client.recv(size) received_size += len(data) m.update(data) f.write(data) else: f.close() new_md5 = m.hexdigest() #客户端md5 print('接受完毕...') old_md5 = client.recv(1024).decode('utf-8') #接收服务端md5 print('server file md5:',old_md5) #验证md5 print('client file md5:',new_md5)client.close() |
此时，依然是一收一发的方式，限制了我们的交流的效率，总觉得太low了。
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import socketserver,timeclass MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler): def handle(self): while True: try: self.data = self.request.recv(1024).decode('utf-8') print('来自:',self.client_address) print('[%s]:%s
' % (time.ctime(),self.data)) self.request.send(self.data.upper().encode('utf-8')) except ConnectionResetError as reason: print('{}已下线...
'.format(self.client_address)) breakif __name__ == '__main__': HOST, PORT = 'localhost', 9999 ADDR = (HOST, PORT) server = socketserver.ThreadingTCPServer(ADDR, MyTCPHandler) server.serve_forever() |
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import socketHOST, PORT = 'localhost', 9999ADDR = (HOST, PORT)client = socket.socket()client.connect(ADDR)while True: msg = input('>>>:').strip() if len(msg) == 0:continue client.send(msg.encode('utf-8')) data = client.recv(1024) print('recv:',data.decode('utf-8'))client.close() |
效果图
这样我们实现了单服务端与多客户端进行交流，此处用到的是多线程。此外，关于多线程，多进程，协程的原理和方法，之后再重新开篇单独记叙。
此处留连接地址将来用。
经过了多次实践，已经掌握了简单通讯，远程命令，文件下载，一对多交流。可以开发一个支持多用户在线的FPT程序，要求如下：
1.用户加密认证
2.允许多用户同时登录
3.每个用户拥有自己的家目录，且只能访问自己的家目录
4.对用户进行磁盘配额，每个用户可用空间不同
5.允许用户在ftp server上随意切换目录
6.允许用户查看当前的目录下的文件
7.允许上传和下载文件，保证文件的一致性
8.文件传输过程中显示进度条
9.附加功能：支持文件的断点续传及下载
此处留连接地址将来用。