Python基礎系列講解——TCP協議的socket編程

前言

我們知道TCP協議（Transmission Control Protocol， 傳輸控制協議）是一種面向連接的傳輸層通信協議，它能提供高可靠性通信，像HTTP/HTTPS等網絡服務都采用TCP協議通訊。那么網絡通訊方面都會涉及到socket編程，當然也包括TCP協議。Python作為一門適應於快速開發的工具，在它浩瀚的第三方庫中也一定包括了socket模塊，那么本文就給大家介紹Python的socket編程實現TCP協議連接的方法。

socket介紹

socket（套接字）起源於UNIX，主要用於網絡進程間通訊，它是在應用層和傳輸層之間的一個軟件抽象層，它把TCP/IP復雜的操作抽象為幾個簡單的接口供應用層調用來實現進程在網絡中的通信。因為在Unix中一切皆為文件，所以socket通過"open—read/write—close"模式來實現進程在網絡中的通信。服務器和客戶端各自維護一個"文件"，建立連接后相當於打開了文件，各自可以向自己文件寫入內容供對方讀取或者讀取對方內容，通訊結束時則關閉文件。

TCP連接流程

socket主要以"open—read/write—close"的模式來實現客戶端和服務器之間TCP協議的連接，交互流程如下圖所示。TCP服務器的建立可以歸納這幾步：1)創建socket(套接字)；2)綁定socket的ip地址和端口；3)監聽客戶端的連接請求；4)接受客戶端的連接請求；5)與客戶端對話；6)關閉連接。TCP客戶端的創建可總結為這幾步：1)創建socket(套接字)；2)連接服務器socket；3)與服務器對話；4)關閉連接。廈門叉車出租電話是多少

需要注意的是TCP客戶端連接到服務器的ip和端口要與TCP服務器監聽的ip和端口相同，服務器調用listen()開始監聽端口，而后調用accept()時刻准備接受客戶端的連接請求，此時服務器處於阻塞狀態，直到服務器監聽到客戶端的請求后，接收請求並建立連接為止。

TCP服務器/客戶端例程

提供給大家兩個Python實現socket連接例程，一個為TCP服務器和客戶端的短連接例程，即服務器接受客戶端連接后創建一個線程，在線程中與客戶端收發數據后關閉連接，另一個為TCP服務器和客戶端的長連接例程，服務器與客戶端建立連接后彼此循環收發數據，不關閉連接。

這里要注意的是服務器接收客戶端發送數據時是處於阻塞狀態的。server.close()是關閉服務端的socket程序本身的連接，關閉后整個服務端socket程序就退出運行。client_socket.close()是關閉服務端socket程序與客戶端的連接，關閉后服務端的socket程序仍然還在運行。

TCP服務器短連接實現
import socket
import threading

bind_ip = "127.0.0.1"
bind_port = 12345

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind((bind_ip, bind_port))#bind ip and port 
server.listen(5)#start listen max connection

print "[*] listening on %s:%d" % (bind_ip, bind_port)

def handle_client(client_socket):

	request = client_socket.recv(1024)
	print "[*] Received: %s" % request
	client_socket.send('ACK!')
	client_socket.close()
	
while True: 
    client, addr = server.accept()
    print "[*] Accepted connection from: %s:%d" % (addr[0], addr[1])
    client_handler = threading.Thread(target=handle_client, args=(client,))
    client_handler.start()
server.close()

TCP客戶端短連接實現
import socket

target_host = '127.0.0.1'
target_port = 12345

#Creat socket object  AF_INET means use the normod IPv4 address and hots name;OCK_STREAM one tcp client
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((target_host, target_port))
client.send("i am TCP client")

response = client.recv(4096)
print response

TCP服務器長連接實現
import socket
import threading

bind_ip = "127.0.0.1"
bind_port = 12345

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind((bind_ip, bind_port))#bind ip and port 
server.listen(5)#start listen max connection
print "[*] listening on %s:%d" % (bind_ip, bind_port)

while True:
    
    client, addr = server.accept()
    print "[*] Accepted connection from: %s:%d" % (addr[0], addr[1])

    while True:
        request = client.recv(1024)	
        print "[*] Received: %s" % request
        client.send('ACK!')
        print "[*] Sended: ACK!"
    client.close()

server.close()

TCP客戶端長連接實現
import socket

target_host = '127.0.0.1'
target_port = 12345

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect((target_host, target_port))

while True:
	client.send("TCP client connect")
	response = client.recv(4096)
	print response