Python中的端口協議之基於UDP協議的通信傳輸

UDP協議：

　　1、python中基於udp協議的客戶端與服務端通信簡單過程實現

　　2、udp協議的一些特點（與tcp協議的比較）

       3、利用socketserver模塊實現udp傳輸協議的並發通信

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一、UDP協議：OSI七層協議中的傳輸協議的一種（另外一種tcp協議），他們都是一種端口協議

• 與TCP協議不同的是，UDP協議在傳輸時候無需雙方建立雙向連接，只需要知道對方的IP和PORT（端口）就可以

　　而且UDP協議傳輸具有不安全行，或者說是即時性，給對方發送信息時候，只管發，至於他收不收得到都不會去考慮，

　　不管是服務端還是客戶端都一樣。

• UDP叫數據報協議，意味着發消息都帶有數據報頭，UDP的server不需要進行監聽也無需建立連接，在啟動服務之后只能被動的等待客戶端發消息過來，客戶端發消息的時候，要帶上服務端的地址，服務端在回消息的時候，也要帶上客戶端的地址

　　下面來簡單實現基於UDP協議的客戶端、服務端通信

#  服務端：

import socket
# udp傳輸的服務端無需半連接池，因為通信無需建立雙向連接通道，無需三次握手四次揮手，只要知道對方ip和port就行
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))

# 通信循環
while True:
    data, client_addr = server.recvfrom(1024)  # 這里接收用recvfrom
    print('收到客戶端發來的udp消息%s' % data.decode('utf-8'))
    server.sendto(data.upper(), client_addr)  # 這里發送用sendto

#  客戶端：

import socket
#  無需connect服務端，因為發送時候跟上服務端ip和port就行
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg = 'hello'
    client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
    data, server_addr = client.recvfrom(1024)
    print(data.decode('utf-8'))

二、UDP協議的一些特點

總結幾個UDP協議的特點：

• 客戶端允許發空
• 不會粘包
• 服務端不存在的時候，客戶端照發無誤，不會報錯（*-*）
• 可以實現簡單的並發效果

  # 驗證UDP是否有粘包問題：
  from socket import *
  server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
  server.bind(('127.0.0.1', 8080))
  
  while True:
      data1, addr = server.recvfrom(1024)
      data2, addr = server.recvfrom(1024)
      data3, addr = server.recvfrom(1024)
      data4, addr = server.recvfrom(1024)
      data5, addr = server.recvfrom(1024)
  
      print(data1)
      print(data2)
      print(data3)
      print(data4)
      print(data5)
  
  from socket import *
  client = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
  
  while True:
      client.sendto(b'Hello1', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello2', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello3', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello4', ('127.0.0.1', 8080))
      client.sendto(b'Hello5', ('127.0.0.1', 8080))
  
  # 打印的每條數據都是獨立的，沒有2條數據在一起的情況
  UDP不存在粘包問題，是由於UDP發送的時候，沒有經過Nagle算法的優化，不會將多個小包合並一次發送出去。另外，在UDP協議的接收端，采用了鏈式結構來記錄每一個到達的UDP包，這樣接收端應用程序一次recv只能從socket接收緩沖區中讀出一個數據包。也就是說，發送端send了幾次，接收端必須recv幾次（無論recv時指定了多大的緩沖區）。

三、利用socketserver模塊實現udp協議的並發通信

## 服務端：
import socketserver
from threading import currentThread  # 這里導入當前線程方法，得到當前線程名稱


class MyUdpHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        # 這里和tcp利用socketserver模塊並發的服務端不一樣，tcp服務端是直接data = self.request.recv(1024)
        data, sock = self.request  # 這里多了一個sock，這個sock用於發送，同時self對象本身可以得到client_address  
        msg = '%s [%s]' % (currentThread().name, data.upper().decode('utf-8'))
        sock.sendto(msg.encode('utf-8'), self.client_address)


if __name__ == '__main__':
    server = socketserver.ThreadingUDPServer(('127.0.0.1', 8080), MyUdpHandler)
    server.serve_forever()

##  客戶端
from threading import Thread,currentThread
import time
from socket import *
def task():
    client = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    addr = ('127.0.0.1', 8080)
    n = 0
    while n < 10:   # 模擬讓每個客戶端與服務端通信循環10次。
        msg = '%s [%s]' % (currentThread().name, n)
        client.sendto(msg.encode('utf-8'), addr)
        data, addr0 = client.recvfrom(1024)
        print(data.decode('utf-8'))
        n += 1

if __name__ == '__main__':
    for i in range(50):    # 開啟50個客戶端線程去連接服務端，模擬並發
        t = Thread(target=task)
        t.start()