Python中常用網路程式設計模組

嗨学编程發表於2024-03-19
Python程式設計

一、網路基礎

網路由下往上分為：物理層、資料鏈路層、網路怪、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

TCP/IP協議是傳輸層協議，主要解決資料如何在網路中傳輸；socket則是對TCP/IP協議的封裝，它本身不是協議，而是一個呼叫介面；

HTTP、FTP是應用協議，主要解決如何包裝資料；

TCP連線的三次握手：

  • 第一次握手：客戶端傳送syn包(syn=j)到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認;
  • 第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的SYN(ack=j+1)，同時自己也傳送一個SYN包(syn=k)，即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態;
  • 第三次握手：客戶端收到伺服器的SYN+ACK包，向伺服器傳送確認包ACK(ack=k+1)，此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。

利用Socket建立網路連線的步驟（一對套接字連線過程）：
1、伺服器監聽：伺服器端套接字並不定位具體的客戶端套接字，而是處於等待連線的狀態，實時監控網路狀態，等待客戶端的連線請求。
2、客戶端請求：指客戶端的套接字提出連線請求，要連線的目標是伺服器端的套接字。
　　為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連線的伺服器的套接字，指出伺服器端套接字的地址和埠號，然後就向伺服器端套接字提出連線請求。
　 3、連線確認：當伺服器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連線請求時，就響應客戶端套接字的請求，建立一個新的執行緒，把伺服器端套接字的描述發給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式建立連線。
而伺服器端套接字繼續處於監聽狀態，繼續接收其他客戶端套接字的連線請求。

TCP和UDP的區別：

  • TCP是面向連線的，連線經過了三次握手，很大程度的保證了連線的可靠性；
    -UDP傳送資料前並不與對方建立連線，對收到的資料也不傳送觸診訊號，因此UDP的開銷更小，資料傳輸速率更高。QQ是就採用的UPD協議傳輸，而相似的MSN採用的是TCP協議傳輸。

二、socket模組

網路服務都是建立在socket基礎之上的，socket是網路連線端點，是網路的基礎；每個socket都被繫結到指定的IP和埠上；

1、首先使用socket(family=AF_INET,type=SOCK_STREAM,proto)函式建立一個物件；

family 地址引數，還可以有AF_INET6,AF_UNIX;
type socket型別；
proto 協議型別，可選引數

建立成功後用bind('127.0.0.1',1051)繫結ip地址和埠，如果地址為空則表示本機；

2、socket物件方法：

bind('127.0.0.1',1051)    繫結ip地址和埠，如果地址為空則表示本機；
    listen(backlog)      　　  監聽所有socket物件建立的連線，backlog指定連線佇列數，最小為1，最大一般為5；
    connect(address)
    connect_ex(address)   　　 兩個都可以連線到服務端，不同的是第一個返回一個錯誤，第二個返回一個異常；
    accept()       　　　　　　 接收來自客戶端的資料，返回一個新的socket物件和客戶端地址；
    recv(bufsize,flags)   　　 僅返回所接收的字串；bufsize指定接收緩衝區的大小，flags為可選引數，表示接收標誌；
    recvfrom(bufsize,flags)    返回所接收的字串和地址；
    send(string,flags)   　　  向已經連線的socket傳送資料；
    sendall(string,flags)      與send不同的是將會一直髮送完全部資料；
    sendto(string,flags,address)可以向一個未連線的socket傳送資料；
    makefile(mode,bufsize)     將socket關聯到檔案物件上，兩個引數都是可選的，mode檔案模式，bufsize緩衝區大小；
    close()            　　　　 完成通訊後，應使用close方法關閉網路連線；

伺服器端例項

import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sock.bind('127.0.0.1',20178)
sock.listen(5)
conn,address = sock.accept()
print('connect by ',address)
while True:
    data = conn.recv(100)
    if not data:break
    print(data)
    conn.send("anydata")
sock.close()

客戶端例項

import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)  #與服務端相同
sock.connect('127.0.0.1',20178)
sock.send("data")
data = sock.recv(98)
print('recieved ',data)
sock.close()

可用select模組來實現多個併發的互動

# 服務端例項
import socket
import select
import queue

sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sock.setblocking(False)   #設定為非阻塞服務
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sock.bind('127.0.0.1',20178)
sock.listen(10)
rlists = [sock]
wlists = []
msg_que = {}
timeout = 20

while rlists:
    rs,ws,es = select.select(rlists,wlists,rlists,timeout)
    if not (rs or ws or es):
        print('timeout...')
        break
    for s in rs:
        if s is sock:
            conn,address = s.accept()
            conn.setblocking(False)
            rlists.append(conn)
            msg_que[conn] = queue.Queue()
        else:
            data = s.recv(1024)
            if data:
                print(data)
                msg_que[s].put(data)
                if s not in wlists:
                    wlists.append(s)
            else:
                if s in wlists:
                    wlists.remove(s)
                rlists.remove(s)
                s.close()
                del msg_que[s]
    for s in ws:
        try:
            msg = msg_que[s].get_nowait()
        except queue.Empty:
            wlists.remove(s)
    for s in es:
        print('except ',s.getpeername())
        if s in rlists:
            rlists.remove(s)
        if s in wlists:
            wlists.remove(s)
        s.close()
        del msg_que[s]

三、httplib模組

httplib模組內提供了HTTPConnection物件和HTTPRresponse物件；

當建立一個HTTPConnection物件時可用方法有：

1、request(method,url,body,headers) 向伺服器傳送請求；

  • method 方法，有"GET","POST"等待連線

  • body 傳送的資料

  • headers 傳送的HTTP頭

2、getresponse() 返回一個HTTPResponse物件；

3、close() 關閉與伺服器的連線；

4、send(data) 傳送資料;

5、putrequest(request,selector,skip_host,skip_accep_encoding) 向伺服器傳送請求；

  • request 所傳送的操作；

  • selector 進行操作的URL;

  • skip_host 若為True則禁止自動傳送"POST";

  • skip_accep_encoding 若為True則禁止自動傳送"Accept-Encoding:headers"

6、putheader(headers,argument,...)

  • headers 傳送的HTTP頭；

  • argument 傳送的引數；

7、endheaders()

HTTPResponse 物件方法：

　1、read() 獲得伺服器的響應主體；

　2、getheader(name,default) 獲取伺服器響應的HTTP頭；

　3、version() 檢視HTTP協議的版本；

　4、status() 檢視HTTP協議的狀態；

　5、reason()

四、ftp模組

1、FTP(host,user,passwd,acct) 建立一個FTP連線物件,此物件的方法有：

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FTP(host,user,passwd,acct)    建立一個FTP連線物件
    getwelcome()          　　 獲得FTP伺服器的歡迎資訊
    abort()                   中斷檔案傳輸
    sendcmd(command)          傳送命令，command為一個字串
    voidcmd(command)          傳送命令，但沒有返回值
    retrbinary(command,callback,maxblocksize,rest) 下載檔案（二進位制）
        command        　　　　由"RETR 檔名  組成"
        callback    　　　　　　回撥函式
        maxblocksize　　　　　　每次傳輸最大位元組數
        rest        　　　　　　檔案續傳位置
    retrlines(command,callback)下載檔案（ASCII）
    storbinary(command,file,blocksize)    以二進位制上傳檔案；
    storlines(command,file)    以ASCII形式上傳檔案；
    dir()            　　　　   獲取當前目錄的內容列表；
    rename(fromname,toname)    重新命名
    delete(filename)    　　　　刪除檔案
    cwd(pathname)        　　　 改變當前目錄
    mkd(pathname)        　　　 建立目錄
    rmd(dirname)        　　　　刪除伺服器上的目錄
    size(filename)        　　　獲取檔案大小
    set_pasv(boolean)    　　　 設定傳輸模式
    quit()                
    close()                　　關閉伺服器的連線
set_debuglevel(level)         設定除錯級別
connect(host,port)            配置host
login(user,passwd,acct)       登入

附：可使用poplib模組和smtplib模組收發郵件

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