python中socket与UDP使用与通信详解

Dear 丶 2021-12-18 13:17 183阅读 0赞

**       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进程（进程）。这样利用ip地址+协议+端口就可以标识网络的进程了。**

*  所谓`进程`指的是：运行的程序以及运行时用到的资源这个整体称之为进程（进程可以看成程序执行的一个实例。进程是系统资源分配的独立实体，每个进程都拥有独立的地址空间）
 *  所谓`进程间通信`指的是：运行的程序之间的数据共享

### 1.什么是socket ###

socket(简称 `套接字`) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的

### 2.python中创建socket ###

在 Python 中 使用socket 模块的函数 socket 就可以完成：

import socket
    socket.socket(AddressFamily, Type)

说明：函数 socket.socket 创建一个 socket，该函数带有两个参数：

*  Address Family：可以选择 AF\_INET（用于 Internet 进程间通信） 或者 AF\_UNIX（用于同一台机器进程间通信）,实际工作中常用AF\_INET
 *  Type：套接字类型，可以是 SOCK\_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK\_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）（当然还有很多其他参数如SOCK\_RAW 但都不常用）

0.关与socket套接字的使用其实很简单，跟文件的操作基本一致，3步：
        1.创建套接字
        2.使用套接字收/发数据
        3.关闭套接字
    1.创建一个tcp socket（tcp套接字）
    import socket
    # 创建tcp的套接字
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    .....代码区.............
    # 不用的时候，关闭套接字
    s.close()
    
    2.创建一个udp socket（udp套接字）
    
    import socket
    # 创建udp的套接字
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # ...这里是使用套接字的功能（省略）...
    # 不用的时候，关闭套接字
    s.close()

### 3.使用socket实现网络通信 ###

**3.1使用socket进行udp通信，发送数据给服务器**

from socket import *
    
    # 1. 创建udp套接字
    udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
    
    # 2. 准备接收方的地址
    # '192.168.1.1'表示目的ip地址，这里是我本机的局域ip地址
    # 8080表示目的端口，可以自己定义，等下一致即可
    dest_addr = ('192.168.1.1', 8080)  # 注意 是元组，ip是字符串，端口是数字
    
    # 3. 从键盘获取数据
    send_data = input("请输入要发送的数据:")
    
    # 4. 发送数据到指定的电脑上的指定程序中，使用的是sendto()方法
    udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)
    
    # 5. 关闭套接字
    udp_socket.close()

1.在windows中运行“网络调试助手”(百度即可)。在里面配置如下端口号和通信协议，打开进程执行通信

2.执行上面程序给192.168.1.1:8080使用udp协议的进程发送了通信内容:Hello,UDP![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

可以发现在程序中发送的udp通信数据，在网络调试助手中接收到了数据哈，如果多试几次执行程序，发送不同的数据给192.168.1.1:8080，发现虽然接受了到了数据，**但是如下可以看出每次程序使用的端口都不一样 ，具体原因后面分析？**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

** 2.使用socket进行通信，实现接受和发送数据给“服务器”**

from socket import *
    # 1. 创建udp套接字
    udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
    
    # 2. 准备接收方的地址
    dest_addr = ('192.168.1.1', 8080)
    
    # 3. 从键盘获取数据
    send_data = input("请输入要发送的数据:")
    
    # 4. 发送数据到指定的电脑上
    udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), dest_addr)
    
    # 5. 等待接收对方发送的数据
    recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 1024表示本次接收的最大字节数
    
    # 6. 显示对方发送的数据
    # 接收到的数据recv_data是一个元组
    # 第1个元素是对方发送的数据
    # 第2个元素是对方的ip和端口
    print(recv_data[0].decode('gbk'))
    print(recv_data[1])
    
    # 7. 关闭套接字
    udp_socket.close()

在程序端发送数据，然后等待接受“网络调式助手”发回的信息![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

###  4.关于端口问题 ###

1.客户端端口号一般是随机分配的。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

*  每重新运行一次网络程序，上图圈中的数字，不一样的原因在于，这个数字标识这个网络程序，当重新运行时，如果没有确定到底用哪个，系统默认会随机分配
 *  记住一点：这个网络程序在运行的过程中，这个就唯一标识这个程序，所以如果其他电脑上的网络程序如果想要向此程序发送数据，那么就需要向这个数字（即端口）标识的程序发送即可
 *  一般情况下，在一台电脑上运行的网络程序有很多，为了不与其他的网络程序占用同一个端口号，往往在编程中，udp的端口号一般不绑定。但是如果需要做成一个服务器端的程序的话，是需要绑定的，因为访问服务器的固定进程必须是唯一的。

**2.绑定端口号**

from socket import *
    # 1. 创建套接字
    udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
    
    # 2. 绑定本地的相关信息，如果一个网络程序不绑定，则系统会随机分配
    local_addr = ('', 9527) #  ip地址和端口号，ip一般不用写，表示本机的任何一个ip
    udp_socket.bind(local_addr)
    
    # 3. 等待接收对方发送的数据
    recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) #  1024表示本次接收的最大字节数
    
    # 4. 显示接收到的数据
    print(recv_data[0].decode('gbk'))
    
    # 5. 关闭套接字
    udp_socket.close()

使用udp测试结果如下，给服务器端指定唯一端口，客户端与之通信![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

*   一个udp网络程序，可以不绑定，此时操作系统会随机进行分配一个端口，如果重新运行此程序端口可能会发生变化
 *  一个udp网络程序，也可以绑定信息（ip地址，端口号），如果绑定成功，那么操作系统用这个端口号来进行区别收到的网络数据是否是此进程的

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