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socket和udp简介

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 osc_4nmshwhm
发布于 2018/08/07 07:15
字数 2453
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socket简介

1.本地的进程间通信(IPC)有很多种方式,例如

  • 队列
  • 同步(互斥锁、条件变量等)

以上通信方式都是在一台机器上不同进程之间的通信方式,那么问题来了

网络中进程之间如何通信?

2. 网络中进程之间如何通信

首要解决的问题是如何唯一标识一个进程,否则通信无从谈起!

在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程,但是在网络中这是行不通的。

其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题,网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机,而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序(进程)。

这样利用ip地址,协议,端口就可以标识网络的进程了,网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互

3. 什么是socket

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

例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等

4. 创建socket

在 Python 中 使用socket 模块的函数 socket 就可以完成:

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:

  • 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
  • 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)

创建一个tcp socket(tcp套接字)

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

print 'Socket Created'

 

创建一个udp socket(udp套接字)

import socket

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

print 'Socket Created'

UDP介绍

UDP ---用户数据报协议,是一个无连接的简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快。

UDP是一种面向无连接的协议,每个数据报都是一个独立的信息,包括完整的源地址或目的地址,它在网络上以任何可能的路径传往目的地,因此能否到达目的地,到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

UDP特点:

UDP是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送。 UDP传输数据时有大小限制,每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。 UDP是一个不可靠的协议,发送方所发送的数据报并不一定以相同的次序到达接收方。

【适用情况】

UDP是面向消息的协议,通信时不需要建立连接,数据的传输自然是不可靠的,UDP一般用于多点通信和实时的数据业务,比如

  • 语音广播
  • 视频
  • QQ
  • TFTP(简单文件传送)
  • SNMP(简单网络管理协议)
  • RIP(路由信息协议,如报告股票市场,航空信息)
  • DNS(域名解释)

注重速度流畅

UDP操作简单,而且仅需要较少的监护,因此通常用于局域网高可靠性的分散系统中client/server应用程序。例如视频会议系统,并不要求音频视频数据绝对的正确,只要保证连贯性就可以了,这种情况下显然使用UDP会更合理一些。

udp网络程序-发送数据

创建一个udp客户端程序的流程是简单,具体步骤如下:

  1. 创建客户端套接字
  2. 发送/接收数据
  3. 关闭套接字

代码如下:

#coding=utf-8

from socket import *

#1. 创建套接字
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

#2. 准备接收方的地址
sendAddr = ('192.168.1.103', 8080) #3. 从键盘获取数据 sendData = raw_input("请输入要发送的数据:") #4. 发送数据到指定的电脑上 udpSocket.sendto(sendData, sendAddr) #5. 关闭套接字 udpSocket.close()

 

运行现象:

在Ubuntu中运行脚本:

在windows中运行“网络调试助手”:

udp网络程序-发送、接收数据

1. 创建udp网络程序-接收数据

#coding=utf-8

from socket import *

#1. 创建套接字
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

#2. 准备接收方的地址
sendAddr = ('192.168.1.103', 8080) #3. 从键盘获取数据 sendData = raw_input("请输入要发送的数据:") #4. 发送数据到指定的电脑上 udpSocket.sendto(sendData, sendAddr) #5. 等待接收对方发送的数据 recvData = udpSocket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数 #6. 显示对方发送的数据 print(recvData) #7. 关闭套接字 udpSocket.close()

 

python脚本:

网络调试助手截图:

 

udp网络程序-端口问题

会变的端口号

重新运行多次脚本,然后在“网络调试助手”中,看到的现象如下:

说明:

  • 每重新运行一次网络程序,上图中红圈中的数字,不一样的原因在于,这个数字标识这个网络程序,当重新运行时,如果没有确定到底用哪个,系统默认会随机分配
  • 记住一点:这个网络程序在运行的过程中,这个就唯一标识这个程序,所以如果其他电脑上的网络程序如果想要向此程序发送数据,那么就需要向这个数字(即端口)标识的程序发送即可

udp绑定信息

1. 绑定信息

还记得在上一节课中,如果一个网络程序在每次运行的时候端口是随机变化的么?

一般情况下,在一天电脑上运行的网络程序有很多,而各自用的端口号很多情况下不知道,为了不与其他的网络程序占用同一个端口号,往往在编程中,udp的端口号一般不绑定

但是如果需要做成一个服务器端的程序的话,是需要绑定的,想想看这又是为什么呢?

如果报警电话每天都在变,想必世界就会乱了,所以一般服务性的程序,往往需要一个固定的端口号,这就是所谓的端口绑定

2. 绑定示例

#coding=utf-8

from socket import *

#1. 创建套接字
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

#2. 绑定本地的相关信息,如果一个网络程序不绑定,则系统会随机分配
bindAddr = ('', 7788) # ip地址和端口号,ip一般不用写,表示本机的任何一个ip udpSocket.bind(bindAddr) #3. 等待接收对方发送的数据 recvData = udpSocket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数 #4. 显示接收到的数据 print recvData #5. 关闭套接字 udpSocket.close()

 

运行结果:

测试端

本程序

3. 总结

  • 一个udp网络程序,可以不绑定,此时操作系统会随机进行分配一个端口,如果重新运行次程序端口可能会发生变化
  • 一个udp网络程序,也可以绑定信息(ip地址,端口号),如果绑定成功,那么操作系统用这个端口号来进行区别收到的网络数据是否是此进程的

udp网络通信过程

 

udp应用:echo服务器

1. 运行现象

测试端

echo服务器端

2. 参考代码

#coding=utf-8

from socket import *

#1. 创建套接字
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

#2. 绑定本地的相关信息
bindAddr = ('', 7788) # ip地址和端口号,ip一般不用写,表示本机的任何一个ip udpSocket.bind(bindAddr) num = 1 while True: #3. 等待接收对方发送的数据 recvData = udpSocket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数 #4. 将接收到的数据再发送给对方 udpSocket.sendto(recvData[0], recvData[1]) #5. 统计信息 print('已经将接收到的第%d个数据返回给对方,内容为:%s'%(num,recvData[0])) num+=1 #5. 关闭套接字 udpSocket.close()

 

udp应用:聊天室

1. 运行现象

测试端

聊天室端

2. 参考代码

#coding=utf-8

from socket import *
from time import ctime

#1. 创建套接字
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

#2. 绑定本地的相关信息
bindAddr = ('', 7788) # ip地址和端口号,ip一般不用写,表示本机的任何一个ip udpSocket.bind(bindAddr) while True: #3. 等待接收对方发送的数据 recvData = udpSocket.recvfrom(1024) # 1024表示本次接收的最大字节数 #4. 打印信息 print('【%s】%s:%s'%(ctime(),recvData[1][0],recvData[0])) #5. 关闭套接字 udpSocket.close()

udp总结

1. 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

2. 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提供服务来进行区分
  • 请求服务的一方称为:客户端
  • 提供服务的一方称为:服务器

3. 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
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