Python

Python网络编程

socket、TCP、HTTP

Posted by 新宇 on January 7, 2020

一、网络简介

1. 网络的定义

信息传递和共享虚拟平台

2. ip

网络设备的唯一编号 ip分类

  • ipv4
  • ipv6:可编号的网络设备数目大

3.ip和域名的关系

域名解析 www.baidu.com<==>35.156.69.79

4. ip相关命令

ifconfig ping

5.端口和端口号

端口：数据传输的通道

端口号：端口的编号 0-65535 分类：

  • 知名端口号: 0-1023 , 不可占用，已经分配给了特定的服务，例如 22 80 等
  • 动态端口号: 1024-65535 , 程序员可以绑定，没有绑定会自动分配

二. socket

1.socket定义

网络通讯的工具

  • tcp
  • udp

2.tcp

面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

  1. 三次握手机制：

  2. 可靠性：
    • 采用发送应答机制
    • 超时重传
    • 错误校验
    • 流量控制和阻塞管理
  3. 客户端请求流程：

3.编码转换

# 编码
str.encode(encoding=‘utf-8’)
# 解码
str.decode(encoding=‘utf-8’)

4.socket客户端和服务端的实现

  1. 客户端实现

     import socket

 if __name__ == '__main__':
     # AF_INET 代表使用ipv4
     # SOCK_STREAM表示基于TCP协议

     client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
     # 这里绑定IP和端口

     client.bind(('localhost', 8080))
     # 这里配置要连接的服务端地址和端口号

     client.connect(('localhost', 8081))
     while True:
         text = input('请输入要传输的数据:')
         # 向服务端发送数据

         client.send(text.encode(encoding='utf-8'))
         # 接受服务端返回的数据，参数表示定要接收的最大数据量

         msg = client.recv(1024)
         msg = msg.decode(encoding='utf-8')
         print('服务端返回：', msg)
         if msg == 'quit':
             print('服务端请求断开连接！！！')
             break
     # 关闭客户端socket

     client.close()

  2. 服务端实现(单线程版)：

     import socket

 if __name__ == '__main__':
     # 创建server端套接字

     server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
	    
     # 设置端口复用
    	
 	server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
     # 绑定IP和端口

     server.bind(('', 8081))
     # 设置端口复用

     server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
     # 设置最大等待建立连接的个数

     server.listen(10)
     # 等待客户端建立连接的请求, 只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞
     # 1. 专门和客户端通信的套接字： service_client_socket
     # 2. 客户端的ip地址和端口号： ip_port

     server_client_socket, ip_port = server.accept()
     print(server_client_socket)
     print('客户端的ip地址和端口号:', ip_port)
     while True:
         # 接收客户端发送的数据, 这次接收数据的最大字节数是1024

         msg = server_client_socket.recv(1024)
         msg = msg.decode(encoding='utf-8')
         print('接收到客户端发来的数据：', msg)
         if msg == 'quit':
             print('客户端请求断开连接！！！')
             break
         text = input('请输入要返回给客户端的信息；')
         server_client_socket.send(text.encode(encoding='utf-8'))
     # 关闭服务与客户端的套接字， 终止和客户端通信的服务

     server_client_socket.close()
     # 关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务

     server.close()

  3. 服务端（多线程版）:

     import socket
 import threading


 def process_data(server_client_socket, ip_port):
     while True:
         # 接收客户端发送的数据, 这次接收数据的最大字节数是1024

         msg = server_client_socket.recv(1024)
         msg = msg.decode(encoding='utf-8')
         print('接收到客户端发来的数据：', msg)
         if msg:
             # text = input('请输入要返回给客户端的信息；')
             server_client_socket.send('ok，问题正在处理中...'.encode(encoding='utf-8'))
         else:
             print('客户端请求断开连接！！！', ip_port)
             break
     # 关闭服务与客户端的套接字， 终止和客户端通信的服务

     server_client_socket.close()


 if __name__ == '__main__':
     # 创建套接字dict，用来复用

     # 创建server端套接字

     server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
	    
     # 设置端口复用
    	
 	server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)

     # 绑定IP和端口

     server.bind(('', 8081))
     # 设置端口复用

     server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
     # 设置最大等待建立连接的个数

     max_num = 2
     server.listen(max_num)
     # 等待客户端建立连接的请求, 只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞

     # 1. 专门和客户端通信的套接字： service_client_socket

     # 2. 客户端的ip地址和端口号： ip_port

     for i in range(max_num):
         server_client_socket, ip_port = server.accept()
         print(server_client_socket)
         print('客户端的ip地址和端口号:', ip_port)
         t = threading.Thread(target=process_data, args=(server_client_socket, ip_port))
         t.setDaemon(True)
         t.start()


     # 关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务

     # server.close()

5. send和recv原理剖析

三.HTTP

1. URL

统一资源定位符 协议: http, https, ftp ,规定数据发送和接收的格式 域名: www.baidu.com , 找到服务端IP， 端口默认80，可以不写 资源路径: /news/ 查询参数: /pic?path=xxx.jpg

2.HTTP协议

  1. 定义：超文本传输协议，用在http服务器和web浏览器之间的传输
  2. 请求方式
    • GET
    • POST

  3. 请求报文格式 请求行：请求方式 资源路径 协议版本 请求头：请求信息 请求体：封装好的请求信息（GET类型不需要）

  4. 响应报文 GET和POST请求响应的报文格式是相同的 响应行：协议版本 状态码（200:成功 4XX:资源不存在 5XX:服务器内部错误） 响应头：请求信息 响应体：封装好的响应信息

3.查看HTTP请求流程

再谷歌浏览器中，右键检查，点击Network

4. 自己搭建静态服务器

  1. Python自带的http服务器

     python3 -m http.server
  2. 自己搭建静态服务器
    • 创建TCP服务器
    • 接收浏览器访问数据
    • 解析浏览器发过来的请求（资源路径）
    • 根据解析的字眼路径，获取路径资源
    • 按照响应报文方式组织响应数据，传递回去（响应体）
    • 关闭连接

  3. web服务器返回指定页面

  4. 多任务版服务器

     import socket
 import threading

 def work(client_socket):
     while True:
         data = client_socket.recv(1024).decode()
         print(data)
         if not data:
             break
         array = data.split(' ')
         uri = array[1]
         if uri == '/':
             uri = '/index.html'
         try:
             with open('./static' + uri, 'rb') as f:
                 res_data = f.read()
         except:
             res_line = 'HTTP/1.1 404 Not Found\r\n'
             res_header = 'server: python\r\n'
             res_body = "404 Not Found, Sorry!"
             res = (res_line + res_header + '\r\n' + res_body).encode()
             client_socket.send(res)
         else:
             res_line = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n'
             res_header = 'server: python\r\n'
             res_body = res_data
             res = (res_line + res_header + '\r\n').encode() + res_body
             client_socket.send(res)  
     client_socket.close()


 if __name__ == '__main__':
     server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
     server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
     server_socket.bind(("", 8080))
     server_socket.listen(128)
     while True:
         client_socket, ip_port = server_socket.accept()
         print('ip_port:', ip_port)
         t = threading.Thread(target=work, args=(client_socket,))
         t.setDaemon(True)
         t.start()
     server_socket.close()

  5. 面向对象版本

    通过sys.argv来获取命令行参数

     import socket
 import threading
 import sys

 class WebServer():
     def __init__(self, port):
         self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
         self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
         self.server_socket.bind(("", int(port)))
         self.server_socket.listen(128)

     def start(self):
         while True:
             client_socket, ip_port = self.server_socket.accept()
             print('ip_port:', ip_port)
             t = threading.Thread(target=self.work, args=(client_socket,))
             t.setDaemon(True)
             t.start()
         self.server_socket.close()

     def work(self, client_socket):
         while True:
             data = client_socket.recv(1024).decode()
             print('客户端发送：', data)
             if not data:
                 break
             array = data.split(' ')
             uri = array[1]
             print(uri)
             if uri == '/':
                 uri = '/index.html'
             try:
                 with open('./static' + uri, 'rb') as f:
                     res_data = f.read()
             except:
                 res_line = 'HTTP/1.1 404 Not Found\r\n'
                 res_header = 'server: python\r\n'
                 res_body = "404 Not Found, Sorry!"
                 res = (res_line + res_header + '\r\n' + res_body).encode()
                 client_socket.send(res)
             else:
                 res_line = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n'
                 res_header = 'server: python\r\n'
                 res_body = res_data
                 res = (res_line + res_header + '\r\n').encode() + res_body
                 client_socket.send(res)
             finally:
                 client_socket.close()

 def main():
     arr = sys.argv
     print(arr)
     if len(arr) < 2:
         s = WebServer(8080)
         s.start()
         return
     port = arr[1]
     if port.isdigit():
         s = WebServer(port)
         s.start()
         return
     else:
         print('命令格式有误！')


 if __name__ == '__main__':
     main()
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