文章目录

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  一.客户端与服务端通信原理

1. 服务器端

服务器端的主要任务是监听来自客户端的连接请求，并与之建立连接，然后接收和发送数据。

• 创建套接字：首先，服务器需要创建一个套接字（socket），这个套接字将用于监听来自客户端的连接请求。在创建套接字时，需要指定地址族（如IPv4的socket.AF_INET）和套接字类型（对于TCP，使用socket.SOCK_STREAM）。

• 绑定地址和端口：服务器需要将套接字绑定到一个具体的IP地址和端口号上，以便客户端能够找到并连接到它。

• 监听连接：服务器使用listen()方法开始监听连接请求。此时，服务器处于等待状态，直到接收到客户端的连接请求。

• 接受连接：当服务器接收到客户端的连接请求时，它使用accept()方法来接受这个连接。accept()方法会返回一个包含新连接的套接字和客户端地址的元组。服务器将使用这个新连接的套接字来与客户端进行通信。

• 数据收发：一旦连接建立，服务器和客户端就可以通过各自的套接字发送和接收数据了。数据可以是文本、二进制文件等任何类型的数据。

• 关闭连接：通信完成后，服务器和客户端都应该关闭它们各自的套接字，以释放系统资源。

2. 客户端

客户端的主要任务是连接到服务器，并与之进行数据交换。

• 创建套接字：与服务器类似，客户端也需要创建一个套接字，并指定地址族和套接字类型。

• 连接服务器：客户端使用connect()方法连接到服务器。在调用connect()方法时，需要传入服务器的IP地址和端口号。

• 数据收发：一旦连接建立，客户端就可以通过套接字发送数据到服务器，并接收服务器发回的数据了。

• 关闭连接：通信完成后，客户端应该关闭套接字，以释放系统资源。

3. 原理总结

• TCP三次握手：在TCP通信中，建立连接的过程涉及到三次握手。这确保了双方都能够确认对方的存在和准备接收数据。

• 数据传输：TCP协议确保了数据的可靠传输。它通过序列号、确认应答、超时重传等机制来确保数据的顺序、完整性和无重复传输。

• 连接管理：TCP连接是面向连接的，这意味着在数据交换之前必须先建立连接，并在数据交换完成后关闭连接。

• 错误处理：在通信过程中，可能会遇到各种错误（如网络中断、连接超时等）。Python的socket模块提供了相应的异常处理机制，允许开发者在发生错误时采取适当的措施。

二.Socket模块

套接字（Socket）是一个非常重要的概念，它提供了一个用于网络通信的接口。套接字允许不同计算机上的程序之间进行数据传输。这种通信方式既可以是本机上的程序间的通信，也可以是跨网络的计算机之间的通信

在Python中进行TCP和UDP通信，可以使用内置的socket模块。socket模块提供了用于创建客户端和服务器端套接字的函数和方法。以下是一些常用的TCP通信函数：

服务端

• 创建一个TCP套接字：

socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM):

• 将套接字绑定到指定的地址和端口。

socket.bind(IP,端口)

• 开始监听传入的连接请求。 

socket.listen(同时处理的请求数)

•  接受一个连接请求，返回一个新的套接字对象，以及客户端的地址

socket.accept()

• socket.accept() 是服务器在调用 listen() 方法之后等待客户端连接时使用的。这个调用会阻塞程序运行，直到有一个客户端连接到服务器，再执行下面程序
• 当客户端成功连接到服务器时，accept() 方法会返回一个元组，其中包含两个元素：
  • 第一个元素包含服务端接收客户端连接的IP+端口
  • 第二个元素包含客户端连接的IP+端口

 客户端

• 连接到服务端的地址和端口

socket.connect(IP，端口)

•  发送数据到连接的另一端

socket.send(data)

•  接收来自连接的数据

socket.recv(字节大小)

•  关闭套接字连接

socket.close()

三.演示案例

服务端

import socket

# 创建TCP服务器端
Tcp_Server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
Tcp_Server.bind(("0.0.0.0",8888))  #将IP和端口与套接字绑定
Tcp_Server.listen(10)   #此处设置该进程socket最多处理的连接数是10

#等待客户端连接
while True:
    Tcp_Client,info = Tcp_Server.accept() #阻塞程序运行直到收到客户端连接
    Tcp_Client.send("成功连接服务器！".encode()) #将发送的数据进行UTF-8编码

客户端 

import socket
Tcp_Client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

#连接服务器
Server_IP = ("127.0.0.1",8888)
Tcp_Client.connect(Server_IP)  #连接服务器127.0.0.1中端口号为8888的进程socket

#接收服务端信息
data_Server = Tcp_Client.recv(1024) #接收服务端的字节数为1024
print(data_Server.decode()) #将接收的二进制数据转换为字符串

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总结