TCP是流協議，而UDP是資料報協議。換句話說，TCP在客戶機和伺服器之間建立持續的開放連線，在該連線的生命期內，位元組可以通過該連線寫出（並且保證順序正確）。然而，通過 TCP 寫出的位元組沒有內建的結構，所以需要高層協議在被傳輸的位元組流內部分隔資料記錄和欄位。

UDP是資料報協議，不需要在客戶機和伺服器之間建立連線，它只是在地址之間傳輸報文。UDP的一個很好特性在於它的包是自分隔的（self-delimiting），也就是一個數據報都準確地指出它的開始和結束位置。然而，UDP的一個可能的缺點在於，它不保證包將會按順序到達，甚至根本就不保證。不過，UDP有一個很大的有點就是效率高。

TCP與UDP直接的對比就好似手機通訊和郵寄信件通訊。TCP猶如手機通訊機制，當呼叫者通過手機撥打接受者手機，只有接受者按下接聽鍵，兩方才算建立起了連線，且只要沒人結束通話，連線就一直是存活的，也只有在連線存活情況下兩者才能通話。UDP就如有郵局系統，只有有人來寄信，郵局就回幫他寄，但是不會去管收件人是否存在、也不管收件人什麼時候能收到信，如果寄件人陸續寄出多封信，收件人收的的信先後順序是混亂的，如果有的信沒有送達，那這封信就此消失在歷史的塵埃中。

 

網路上的兩個程式通過一個雙向的通訊連線實現資料的交換，這個連線的一端稱為一個socket。每一個socket都用一個半相關描述{協議、本地地址、本地埠}來表示；一個完整的套接字則用一個相關描述{協議、本地地址、本地埠、遠端地址、遠端埠}來表示。socket也有一個類似於開啟檔案的函式呼叫，該函式返回一個整型的socket描述符，隨後的連線建立、資料傳輸等操作都是通過socket描述符來實現的。以TCP協議中socket建立連線的“三次握手”為例，其過程如下：

 

如圖所示，當客戶端通過socket呼叫connect時，觸發了連線請求，向伺服器傳送了SYN J包，這時connect進入阻塞狀態；伺服器監聽到連線請求，即收到SYN J包，呼叫socket的accept函式接收請求向客戶端傳送SYN K ，ACK J+1，這時accept進入阻塞狀態；客戶端收到伺服器的SYN K ，ACK J+1之後，這時connect返回，並對SYN K進行確認；伺服器收到ACK K+1時，accept返回，至此三次握手完畢，連線建立。

兩個socket通過“網路”互動資料進行資料互動時只負責兩件事：建立連線，傳遞資料；同時socket在收發資料時遵循的原則：有發就有收，收發必相等！

4、socket基本使用

1）socket函式

功能：使用給定的地址族、套接字型別、協議編號（預設為0）來建立套接字。

格式：socket.socket([family[, type[, proto]]])

引數：

family : AF_INET (預設ipv4)，AF_INET6(ipv6) ， AF_UNIX(Unix系統程序間通訊).

type : SOCK_STREAM (TCP), SOCK_DGRAM(UDP) .

protocol : 一般為0或者預設

備註：如果socket建立失敗會丟擲一個socket.error異常

2）伺服器端函式

a）bind函式

格式：s.bind(address)

功能：將地址address繫結到套接字, 地址以元組（host,port）的形式表示。

引數：

address為元組（host,port）

host: ip地址, 為一個字串

post: 自定義主機號, 為整型

b）listen函式

格式：s.listen(backlog)

功能：使伺服器的這個埠和IP處於監聽狀態，等待網路中某一客戶機的連線請求。如果客戶端有連線請求，埠就會接受這個連線。

引數：backlog : 作業系統可以掛起的最大連線數量。該值至少為1，大部分應用程式設為5就可以了

c）accept函式

格式：s.accept()

功能：接受遠端計算機的連線請求，建立起與客戶機之間的通訊連線。伺服器處於監聽狀態時，如果某時刻獲得客戶機的連線請求，此時並不是立即處理這個請求，而是將這個請求放在等待佇列中，當系統空閒時再處理客戶機的連線請求。

返回值：返回一個數組（conn,address）,其中conn是新的套接字物件，可以用來接收和傳送資料。address是連線客戶端的地址

3）客戶端函式

a）connect函式

格式：s.connect(address)

功能：用來請求連線遠端伺服器

引數：address為遠端伺服器地址， 格式為元組（hostname,port），如果連接出錯，返回socket.error錯誤

b）connect_ex函式

格式：s.connect_ex(address)

備註：connect()函式的擴充套件版本,出錯時返回出錯碼,而不是丟擲異常

4）通用函式

a）recv函式

格式：s.recv(bufsize[,flag])

功能：接收遠端主機傳來的資料

引數：

bufsize : 指定要接收的資料大小

flag : 提供有關訊息的其他資訊，通常可以忽略

返回值：返回值為資料以字串形式</code>

b）send函式

格式：s.send(string[,flag])

功能：傳送資料給指定的遠端主機

引數：

string : 要傳送的字串資料

flag : 提供有關訊息的其他資訊，通常可以忽略

返回值：返回值是要傳送的位元組數量，該數量可能小於string的位元組大小。

c）sendall函式

格式：s.sendall(string[,flag])

功能：內部呼叫了send函式，完整發送TCP資料。將string中的資料傳送到連線的套接字，但在返回之前會嘗試傳送所有資料。

引數：同send函式

返回值 : 成功返回None，失敗則丟擲異常。

d）close函式

格式：s.close()

功能：關閉套接字

e）recvfrom函式

格式：s.recvfrom(bufsize[.flag])

功能：與recv()類似，區別是返回值不同

返回值：返回一個數組（data,address），其中data是包含接收資料的字串，address是傳送資料的套接字地址。

f）sendto函式

格式：s.sendto(string[,flag],address)

功能：將資料傳送到套接字

引數：

string : 要傳送的字串資料

flag : 提供有關訊息的其他資訊，通常可以忽略

address是形式為（ipaddr，port）的元組，指定遠端地址

返回值：返回值是要傳送的位元組數量

備註：該函式主要用於UDP協議。

g）settimeout函式

格式：s.settimeout(timeout)

功能：設定套接字操作的超時期

引數：timeout是一個浮點數，單位是秒。值為None表示沒有超時期。一般，超時期應該在剛建立套接字時設定，因為它們可能用於連線的操作（如 client 連線最多等待5s ）

h）getpeername函式

格式：s.getpeername()

功能：獲取連線套接字的遠端地址

返回值：返回值通常是元組（ipaddr,port）。

i）getsockname函式

格式：s.getsockname()

功能：獲取套接字自己的地址

返回值：通常是一個元組(ipaddr,port)

socket中常用的函式就上面這些了。先用上面這些函式嘗試TCP協議下的socket通訊。

伺服器端程式碼如下：

import socket

sk = socket.socket()

sk.bind(('127.0.0.1' ,8088))

sk.listen(5)

print('正在等待Linux公社客戶端連線……')

conn , addr = sk.accept()

print('Linux公社客戶端已連線到伺服器……')

mes_from_client = conn.recv(1024).decode('utf-8')

print(mes_from_client)

mes_to_server = '你好，Linux公社www.linuxidc.com客戶端，已收到您的資訊！'.encode('utf-8')#傳送的資料必須是byte型別

conn.send(mes_to_server)

conn.close()

sk.close()

客戶端程式碼：

import socket

sk = socket.socket()

sk.connect(('127.0.0.1',8088))

mes_to_server = '你好，Linux公社www.linuxidc.com伺服器！'.encode('utf-8')#傳送的資料必須是byte型別

sk.send(mes_to_server)

mes_from_server = sk.recv(1024).decode('utf-8')

print(mes_from_server)

sk.close()

注意：上述兩程式碼塊必須放在兩不同的檔案中，且必須先執行伺服器程式碼，然後在開啟客戶端。開啟伺服器後，首先輸出“正在等待客戶端連線……”，然後程序會阻塞在accept函式中，下面的程式碼不會被執行，知道有客戶端連線過來。開啟客戶端後，伺服器端會先收到客戶端發來的資訊，然後客戶端也會受到伺服器發來的資訊。

 

上面的例子中，伺服器和客戶端都是收發了一條資訊後socket關閉，如果要保持連線進行長時間通訊呢？那麼，我們可以把收發函式放入一個“while True”迴圈中：

伺服器端程式碼：

import socket

BUF_SIZE = 1024 #設定緩衝區大小

server_addr = ('127.0.0.1', 8089) #IP和埠構成表示地址

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #生成一個新的socket物件

server.bind(server_addr) #繫結地址

print("socket與地址繫結完成……")

server.listen(5) #監聽, 最大監聽數為5

print("socket監聽開始……")

client, client_addr = server.accept() #接收TCP連線, 並返回新的套接字和地址, 阻塞函式

print("報告：有客戶端請求連線，正在連線……")

print('客戶端地址為：{}'.format( client_addr))

while True :

mes_from_client = client.recv(BUF_SIZE) #從客戶端接收資料

mes = mes_from_client.decode('utf-8')

print('客戶端說：{}'.format(mes))

mes = input('回覆客戶端的資訊>')

mes_to_client = mes.encode('utf-8')

client.sendall(mes_to_client) #傳送資料到客戶端

server.close()

客戶端程式碼：

import socket

BUF_SIZE = 1024 #設定緩衝區的大小

server_addr = ('127.0.0.1', 8089) #IP和埠構成的伺服器地址

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #返回新的socket物件

client.connect(server_addr) #連線伺服器

while True:

mes = input("傳送給伺服器的資訊> ")

mes_to_server = mes.encode('utf-8')

client.sendall(mes_to_server) #傳送資料到伺服器

mes_from_server = client.recv(BUF_SIZE) #從伺服器端接收資料

mes = mes_from_server.decode('utf-8')

print(mes)

client.close()

 

 

執行上述程式碼後，客戶端和伺服器可以長時間維持通訊。不過，使用socket時一定要注意，有發才有收，收發必相等，否則，就回出現異常。如果需要求換其他客戶端與當前伺服器進行通訊，必須先斷開當前客戶端的連線。

再來嘗試UDP協議下socket通訊：

伺服器端程式碼：

import socket

sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

sk.bind(('127.0.0.1' , 8090))

print('等待客戶端發來訊息……')

msg , addr = sk.recvfrom(1024) # 此處會阻塞

print(msg.decode('utf-8'))

mes_to_server = '你好，Linux公社www.linuxidc.com客戶端，已收到你的資訊！'.encode('utf-8')#傳送的資料必須是byte型別

sk.sendto(mes_to_server,addr)

sk.close()

客戶端程式碼：

import socket

sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

ip_port = ('127.0.0.1' , 8090)

mes_to_server = '你好，Linux公社www.linuxidc.com伺服器！'.encode('utf-8')#傳送的資料必須是byte型別

sk.sendto(mes_to_server , ip_port)

ret , addr = sk.recvfrom(1024)

print(ret.decode('utf-8'))

sk.close()

 

如果需要不停收發訊息，程式碼更改如下：

伺服器端程式碼：

import socket

sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

sk.bind(('127.0.0.1' , 8090))

print('等待Linux公社linuxidc.com客戶端發來訊息……')

while True:

msg , addr = sk.recvfrom(1024) # 此處會阻塞

print('Linux公社收到{}發來的資訊,內容是：{}'.format(addr , msg.decode('utf-8')))

mes_to_server = input('>>>').encode('utf-8')#傳送的資料必須是byte型別

sk.sendto(mes_to_server,addr)

sk.close()

客戶端程式碼：

import socket

sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)

ip_port = ('127.0.0.1' , 8090)

while True:

mes_to_server = input('>>>').encode('utf-8')#傳送的資料必須是byte型別

sk.sendto(mes_to_server , ip_port)

ret , addr = sk.recvfrom(1024)

print(ret.decode('utf-8'))

sk.close()

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使用socket進行UDP協議下通訊時，可以多個客戶端與伺服器通訊，也就是說，上面客戶端程式碼你可以另開一個程序與伺服器通訊，且不需要關閉當前客戶端，這是TCP協議與UDP協議下socket通訊的一個不同之處。

5、總結

本篇初步總結了Python網路程式設計中socket模組的使用，事實上只是大致總結了基本函式的用法