一文带你使用 Python 实现 Socket 编程

作者：宇宙之一粟

2022 年 2 月 18 日
本文字数：1831 字
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整个计算机网络都是由协议组成。

其实可以把协议类比成我们人类用的语言，我们和老外交流，双方得说一样的语言，就好像遵从同样的“协议”。网络上的两台机器之间要交流，也是如此。

七层网络模型——OSI 标准

OSI 七层模型是一个标准，规定了机器（主要是电脑）之间如何通信。因此假如你想要让你的洗碗机和洗衣机通信的话，就需要遵从 OSI 模型，或者至少从 OSI 模型获得启发。这意味着需要遵从分层的通信方式。

关于这七层模型，有一个记忆口诀：All People Seem To Need Data Processing

翻译成英语是“似乎所有人都需要数据处理”。这一句话由七个英语单词组成，每一个的首字母正好是按第 7 层到第 1 层的首字母的顺序。

当然，👨‍🎓标准和实际应用还是有区别的，实际运用起来是如下的五层网络模型。

五层网络模型

比如：A 客户端 -- B 服务器传输数据：首先经过应用层，往下，到达传输层，所有的都会经过传输往下网络层，路由选择数据链路层，中继器，路由器最后到达物理层，网线或者无线电波

由下往上，数据组包，组好数据-->字符串或者 JSON 数据，

我们用到最多的是应用层协议，

根据 IP 地址到 Web 服务器-->操作系统-->80 端口-->Ngix-->UWSGI

解析地址--DNS，通过域名查询 IP 协议。浏览器实现了 HTTP 协议

聊天工具与 HTTP 协议不一样，如果直接与底层协议打交道，编程复杂

操作系统给我们提供了 SOCKET，一种 API，方便直接跟传输层打交道。

实现自己的应用功能，HTTP 协议单向，Socket 编程的意义。Socket 本身并不是协议，是工具，用于连接应用和 TCP/UDP 打交道，从而实现自己的协议。

Client 和 Server 实现通信

TCP 服务器和客户端连接图如下：

Python Socket 编程

简易通信：

创建一个服务器server_socket.py，绑定本地 IP，端口 9999，然后进行服务监听，然后等待客户端发送数据，并打印从客户端接收到的数据。

# server_socket.pyimport socket

# 创建套接字server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 绑定IP和端口,元组存储地址和端口server.bind(('0.0.0.0', 9999))# 服务端监听server.listen()# accept接受到用户的请求sock, addr = server.accept()# 接受从客户端发送的数据,一次获取1k的数据data = sock.recv(1024)# 打印接收的数据print(data.decode('utf8'))# 关闭服务器连接server.close()

复制代码

创建客户端client_socket.py，向本地 IP，9999 端口发起连接

# client_socket.pyimport socket

# 创建套接字client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 要连接的服务器client.connect(('127.0.0.1', 9999))# 要发送的数据client.send('Hello, Server'.encode('utf8'))# 关闭连接client.close()

复制代码

先运行服务器程序，然后允许客户端程序，再回到服务器端控制台，可以看到如下输出：

双向通信：

# socket_server.pyimport socket

# 创建套接字server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 绑定IP和端口,元组存储地址和端口server.bind(('0.0.0.0', 8888))# 服务端监听server.listen()# accept接受到用户的请求sock, addr = server.accept()# 循环发送与接收消息while True:    # 接受从客户端发送的数据,一次获取1k的数据    data = sock.recv(1024)    # 打印客户端接收的数据    print('客户端:', data.decode('utf8'))    # 服务器发送给客户端的数据    re_data = input('服务器:')    sock.send(re_data.encode('utf8'))

复制代码

# client_socket.pyimport socket

# 创建套接字client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 要连接的服务器client.connect(('127.0.0.1', 8888))while True:    # 要发送的数据    re_data = input('客户端:')    client.send(re_data.encode('utf8'))    # 要接收的数据    data = client.recv(1024)    print('服务端:', data.decode('utf8'))