Python UDP编程

2017-06-14 本文已影响1426人 PythonMaO

1. UDP

UDP，用户数据报传输协议，它位于TCP/IP协议的传输层，是一种无连接的协议，它发送的报文不能确定是否完整地到达了另外一端

TCP是建立可靠连接，并且通信双方都可以以流的形式发送数据。相对TCP，UDP则是面向无连接的协议。
使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包。但是，能不能到达就不知道了。
虽然用UDP传输数据不可靠，但它的优点是和TCP比，速度快，对于不要求可靠到达的数据，就可以使用UDP协议。
我们来看看如何通过UDP协议传输数据。和TCP类似，使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器。服务器首先需要绑定端口

2. TCP/IP协议(族)

早期的计算机网络，都是由各厂商自己规定一套协议，IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议，互不兼容
为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议簇（Internet Protocol Suite）就是通用协议标准。
因为互联网协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP协议，所以，大家把互联网的协议简称TCP/IP协议

3. 端口

根据IP找到这台电脑，根据端口port找到进程。

端口号
在linux系统中，端口可以有65536（2的16次方）个之多！
既然有这么多，操作系统为了统一管理，所以进行了编号，这就是端口号
端口是通过端口号来标记的，端口号只有整数，范围是从0到65535
知名端口（Well Known Ports）
知名端口是众所周知的端口号，范围从0到1023

80端口分配给HTTP服务
21端口分配给FTP服务

可以理解为，一些常用的功能使用的号码是估计的，好比电话号码110、10086、10010一样
一般情况下，如果一个程序需要使用知名端口的需要有root权限

动态端口（Dynamic Ports）
动态端口的范围是从1024到65535
之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。
动态分配是指当一个系统进程或应用程序进程需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。
当这个进程关闭时，同时也就释放了所占用的端口号。
怎样查看端口？
用“netstat －an”查看端口状态本地地址后面的就是端口号

C:\Users\Administrator>netstat -an

活动连接

  协议  本地地址          外部地址        状态
  TCP    0.0.0.0:135            0.0.0.0:0              LISTENING
  TCP    0.0.0.0:443            0.0.0.0:0              LISTENING
  TCP    0.0.0.0:445            0.0.0.0:0              LISTENING
  TCP    0.0.0.0:902            0.0.0.0:0              LISTENING
  TCP    0.0.0.0:912            0.0.0.0:0              LISTENING
  TCP    0.0.0.0:1688           0.0.0.0:0              LISTENING
..............
..............

用“netstat －ano”查看端口状态，还有pid

C:\Users\Administrator>netstat -ano

活动连接

  协议  本地地址          外部地址        状态           PID
  TCP    0.0.0.0:135            0.0.0.0:0              LISTENING       904
  TCP    0.0.0.0:443            0.0.0.0:0              LISTENING       2268
  TCP    0.0.0.0:445            0.0.0.0:0              LISTENING       4
  TCP    0.0.0.0:902            0.0.0.0:0              LISTENING       2056
  TCP    0.0.0.0:912            0.0.0.0:0              LISTENING       2056
  TCP    0.0.0.0:1688           0.0.0.0:0              LISTENING       3648
  TCP    0.0.0.0:2425           0.0.0.0:0              LISTENING       3016

4. ip地址

ip地址：用来在网络中标记一台电脑的一串数字，比如192.168.1.1；在本地局域网上是惟一的。
ip地址的分类
每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址

A类IP地址
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”，
地址范围1.0.0.1-126.255.255.254
二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110
可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1677214个主机
B类IP地址
一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，
地址范围128.1.0.1-191.255.255.254
二进制表示为：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110
可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机
C类IP地址
一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”
范围192.0.1.1-223.255.255.254
二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110
C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机
D类地址用于多点广播
D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。
它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中
多点广播地址用来一次寻址一组计算机
地址范围224.0.0.1-239.255.255.254
E类IP地址
以“1111”开始，为将来使用保留
E类地址保留，仅作实验和开发用
私有ip
在这么多网络IP中，国际规定有一部分IP地址是用于我们的局域网使用，也就
是属于私网IP，不在公网中使用的，它们的范围是：

10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255

注意
IP地址127．0．0．1~127．255．255．255用于回路测试，
如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用http://127.0.0.1 就可以测试本机中配置的Web服务器。

4. socket简介

socket(简称套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：
它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的
创建socket

socket.socket(AddressFamily, Type)

说明：
函数 socket.socket 创建一个 socket，返回该 socket 的描述符，该函数带有两个参数：
1 Address Family：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信）或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信）,实际工作中常用AF_INET
2 Type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）

import socket

mdpSocket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

创建Socket时，SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP

5. udp网络程序-发送数据

socket函数

mySocket = socket(family, type)

函数socket()的参数family用于设置网络通信的域，函数socket()根据这个参数选择通信协议的族。通信协议族在文件sys/socket.h中定义。

函数socket()的参数type用于设置套接字通信的类型，主要有SOCKET_STREAM（流式套接字）、SOCK——DGRAM（数据包套接字）等。
并不是所有的协议族都实现了这些协议类型，例如，AF_INET协议族就没有实现SOCK_SEQPACKET协议类型。

做一个简单的服务端,绑定一个端口

import socket

udpSocket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
bindAdress =('',10086)
udpSocket.bind(bindAdress)#绑定一个端口
while True:
    recvDate,recvAddr = udpSocket.recvfrom(1024)#如果没有收到发往这个绑定端口的消息，会一直阻塞在这里
    recvMsg = '【Receive from %s : %s】：%s'%(recvAddr[0],recvAddr[1],recvDate.decode('gbk'))
    print(recvMsg)

发消息的客户端

import socket

mySocket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
sendAddr=('192.168.11.67',10086)
msg = input('>>')
msg = msg.encode('gbk')
mySocket.sendto(msg,sendAddr)
mySocket.close()

发送123到10086端口

G:\tools\python3.5\python.exe E:/workspace/day26/01_socket.py
>>123

服务端收到消息

G:\tools\python3.5\python.exe E:/workspace/day26/08_服务端绑定端口.py
【Receive from 192.168.11.67 : 54658】：123

6. udp网络通信过程

Paste_Image.png

7. 总结

udp是TCP/IP协议族中的一种协议能够完成不同机器上的程序间的数据通信
udp服务器、客户端
udp的服务器和客户端的区分：往往是通过请求服务和提供服务来进行区分
1.请求服务的一方称为：客户端
2.提供服务的一方称为：服务器
udp绑定问题
一般情况下，服务器端，需要绑定端口，目的是为了让其他的客户端能够正确发送到此进程
客户端，一般不需要绑定，而是让操作系统随机分配，这样就不会因为需要绑定的端口被占用而导致程序无法运行的情况