20190323 Pyhton網路程式設計

網際網路協議包含了上百種協議標準，但是最重要的兩個協議是tcp和ip協議，所以，大家把網際網路的協議簡稱tcp/ip協議。

ip協議負責把資料從一台計算機通過網路傳送到另一台計算機。資料被分割成一小塊一小塊，然後通過ip包傳送出去。由於網際網路鏈路複雜，兩台計算機之間經常有多條線路，因此，路由器就負責決定如何把乙個ip包**出去。ip包的特點是按塊傳送，途徑多個路由，但不保證能到達，也不保證順序到達。

tcp協議則是建立在ip協議之上的。tcp協議負責在兩台計算機之間建立可靠連線，保證資料報按順序到達。tcp協議會通過握手建立連線，然後，對每個ip包編號，確保對方按順序收到，如果包丟掉了，就自動重發。

許多常用的更高階的協議都是建立在tcp協議基礎上的，比如用於瀏覽器的http協議、傳送郵件的smtp協議等。

乙個tcp報文除了包含要傳輸的資料外，還包含源ip位址和目標ip位址，源埠和目標埠。

埠有什麼作用？在兩台計算機通訊時，只發ip位址是不夠的，因為同一臺計算機上跑著多個網路程式。乙個tcp報文來了之後，到底是交給瀏覽器還是qq，就需要埠號來區分。每個網路程式都向作業系統申請唯一的埠號，這樣，兩個程序在兩台計算機之間建立網路連線就需要各自的ip位址和各自的埠號。ip位址決定了交給哪個電腦，而埠號是決定交給哪個程序。

tcp程式設計

大多數連線都是可靠的tcp連線。建立tcp連線時，主動發起連線的叫客戶端，被動響應連線的叫伺服器。在這裡插入**片

所以，我們要建立乙個基於tcp連線的socket，可以這樣做：

# 匯入socket庫:
import socket
# 建立乙個socket:
s = socket.socket(socket.af_inet, socket.sock_stream)
# 建立連線:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))

建立socket，af_inet指定適應ipv4協議，如果想要使用更為先進的ipv6，就指定為af_inet6。

sock_stream指定使用面向流的tcp協議，這樣，乙個socket物件就建立成功，但是還是沒有建立鏈結。

s.connect(('www.sina.com.cn', 80))

注意引數是乙個tuple，包含位址和埠號。

s.send(b'get / http/1.1\r\nhost: www.sina.com.cn\r\nconnection: close\r\n\r\n')

伺服器

伺服器程序首先要繫結乙個埠並監聽來自其他客戶端的連線。如果某個客戶端連線過來了，伺服器就與該客戶端建立socket連線，隨後的通訊就靠這個socket連線了。

所以，伺服器會開啟固定埠（比如80）監聽，每來乙個客戶端連線，就建立該socket連線。由於伺服器會有大量來自客戶端的連線，所以，伺服器要能夠區分乙個socket連線是和哪個客戶端繫結的。乙個socket依賴4項：伺服器位址、伺服器端口、客戶端位址、客戶端埠來唯一確定乙個socket。

但是伺服器還需要同時響應多個客戶端的請求，所以，每個連線都需要乙個新的程序或者新的執行緒來處理，否則，伺服器一次就只能服務乙個客戶端了。

我們來編寫乙個簡單的伺服器程式，它接收客戶端連線，把客戶端發過來的字串加上hello再發回去。

埠號需要預先指定。因為我們寫的這個服務不是標準服務，所以用9999這個埠號。請注意，小於1024的埠號必須要有管理員許可權才能繫結：

# 監聽埠:
s.bind(('127.0.0.1', 9999))

緊接著，呼叫listen()方法開始監聽埠，傳入的引數指定等待連線的最大數量：

s.listen(5)
print('waiting for connection...')

接下來，伺服器程式通過乙個永久迴圈來接受來自客戶端的連線，accept()會等待並返回乙個客戶端的連線:

while true:
# 接受乙個新連線:
sock, addr = s.accept()
# 建立新執行緒來處理tcp連線:
t = threading.thread(target=tcplink, args=(sock, addr))
t.start()

每個連線都必須建立新執行緒（或程序）來處理，否則，單執行緒在處理連線的過程中，無法接受其他客戶端的連線：

ef tcplink(sock, addr):
print('accept new connection from %s:%s...' % addr)
sock.send(b'welcome!')
while true:
data = sock.recv(1024)
time.sleep(1)
if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
break
sock.send(('hello, %s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
sock.close()
print('connection from %s:%s closed.' % addr)

要測試這個伺服器程式，我們還需要編寫乙個客戶端程式：

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