【计算机网络】4 Socket网络编程-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【计算机网络】4 Socket网络编程。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

写在前面的话

概览

环境

URL请求程序：

2. 系统时间查询

服务端

T_TCPServer.py代码

客户端

T_TCPClient.py代码

运行效果

3. 网络文件传输

服务端

TF_TCPServer.py代码

运行效果（后面加了远程功能，效果图暂时还在本地）

4. 网络聊天室

服务端

UDPServer.py代码

客户端

UDPClient.py代码

运行效果

开启服务器，jennie客户端和john客户端陆续加入群聊

聊天（4栏：服务器，mike, john, jennie）

mike回复消息同样被转发给全部用户

用户退出

问题及解决：

URL 请求程序

系统时间查询

网络文件传输

网络聊天室

实验心得体会

总结

写在前面的话

这个危，开学初老师曾觉得这个编程实验可能会劝退我这个小白。emmm熬过来了。上学期有老师说得先自学下Java搞这个，emmm寒假整c++一些个小系统，Java纯纯学点点写几个基本小系统罢了觉得不太可。幸好我的班用python。前年学了点毛皮捡捡还能用，1周速成python，再1周速成个多人聊天室，爬过来就可。

概览

▪ UDP与TCP套接字的区别

▪ UDP和TCP套接字编程方法

▪ 简单网络应用的编程思路

▪ 网络编程相关的一些库

1. URL 请求程序

2. 系统时间查询

3. 网络文件传输

4. 网络聊天室

环境

▪ 具有Internet连接的主机, VScode（直接在其终端运行），PowerShell

▪ 编程语言: python

URL请求程序：

请求一个网页，并存储为html文件，计算所请求网页的大小。打印所请求网页的URL、存储文件名、文件大小等信息。(图1 2)

【计算机网络】4 Socket网络编程

Figure 1 url请求程序

调用requests库请求对应url并保存。将url切片获得文件名，通过os库获得文件大小。

【计算机网络】4 Socket网络编程

Figure 2 保存下来HTML网页文件

2. 系统时间查询

▪ 实现一个基于客户/服务器的系统时间查询程序。

▪ 传输层使用TCP。

▪ 交互过程

1) 客户端向服务器端发送字符串Time。

2) 服务器端收到该字符串后，返回当前系统时间。

3) 客户端向服务器端发送字符串Exit。

4) 服务器端返回Bye，然后结束TCP连接。

服务端

服务端创建TCP协议的socket套接字进程，端口号为12000，并保持监听状态。一旦收到客户端的连接就从socket套接字中获取客户端发送的消息。如果收到无效信息回复提示。直到Exit才停止收发并断开连接。并可以与另外的客户端通信。

T_TCPServer.py代码

from socket import *
import time#获得系统时间

serverPort = 12000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
serverSocket.bind(('', serverPort))
serverSocket.listen(1)

print('----------------------------------')
print('服务器已经准备好连接了')
print('服务器地址为：',serverSocket.getsockname())

while True:
    connectionSocket, addr = serverSocket.accept()
    print('----------------------------------')
    print('接收到一个新连接')
    print('连接地址为：',serverSocket.getsockname())
    print('客户端地址为：',addr)

    while True:
        request = connectionSocket.recv(1024).decode()
        if request == '':
            continue
        print('收到请求: ', request)
        
        if request == 'Time':
            # 格式化成2016-03-20 11:45:39形式
            now = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()) 
            print('发送响应：',now)
            connectionSocket.send(('收到当前服务器上系统时间为：'+now).encode())
        elif request == 'Exit':
            print('发送响应：Bye')
            connectionSocket.send('收到回复：Bye'.encode())
            connectionSocket.close()#结束TCP连接
            break#跳出循环
        else:
            print('发送响应：输入有误，请重新输入')
            connectionSocket.send('输入有误，请重新输入'.encode())

客户端

考虑远程实现，需要手动输入服务端IP及端口号12000。通过ipconfig查询，本机IP：192.168.0.107。

T_TCPClient.py代码

from socket import *

clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
print('1个客户端正在运行')

serverName = input('请输入要连接的服务端IP：')
serverPort = int(input('请输入要连接的服务端的端口号：'))

clientSocket.connect((serverName, serverPort))
print('客户端地址：',clientSocket.getsockname())
print('连接到',clientSocket.getpeername())

while True:
    request = input('发送一条请求：')
    clientSocket.send(request.encode())#请求发送
    modifiedSentence = clientSocket.recv(1024)#回复报文
    print(modifiedSentence.decode())#打印回复
    
    if request == 'Exit':
        clientSocket.close()
        break

运行效果

先启动服务端，再启动客户端A连接并交互，发送“Time”时服务端回复系统时间，发送“Exit”时回复“Bye”并断开与客户端的连接。发送命令时无效，并回复提示信息。断开与客户端A的连接后服务端还可以继续与其他客户端通信。（图3）

【计算机网络】4 Socket网络编程

Figure 3 系统时间查询

3. 网络文件传输

▪ 实现一个基于客户/服务器的网络文件传输程序。

▪ 传输层使用TCP。

▪ 交互过程

1) 客户端从用户输入获得待请求的文件名。

2) 客户端向服务器端发送文件名。

3) 服务器端收到文件名后，传输文件。

4) 客户端接收文件，重命名并存储在硬盘。

服务端

同样服务端需要先创建TCP协议下的与固定端口号绑定的进程套接字socket，并保持监听状态等待与客户端连接。每次发送文件分组64字节，直至发送完毕后关闭连接。引入os库来查看文件是否存在，并返回提示。

TF_TCPServer.py代码

from socket import *

clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
print('-----------------------------')
print('客户端正在运行')

serverName = input('请输入要连接的服务端IP：')
serverPort = int(input('请输入要连接的服务端的端口号：'))

clientSocket.connect((serverName, serverPort))
print('客户端地址：',clientSocket.getsockname())
print('连接到',clientSocket.getpeername())

filename = input('请输入所请求的文件名：')
clientSocket.send(filename.encode())#请求发送
print('已发送文件名 【', filename, '】 至服务器')

modifiedSentence = clientSocket.recv(1024).decode()#回复报文
print(modifiedSentence)#打印回复报文

if modifiedSentence == 'ok':
    file_size = clientSocket.recv(1024).decode()#获得文件大小
    print('文件大小为：', file_size, ' 字节')#打印回复报文

    print('-----------------------------')
    f = open(filename, 'wb')#新建待写入文件

    while True:
        r = clientSocket.recv(64)#每次接收64字节报文

        if len(r)==0:
            print('-----------------------------')
            print('1个名为 【', filename, '】、大小为 ', file_size, ' 字节的文件已被保存')
            print('接收完毕！')
            print('-----------------------------')
            break#发完退出

        print('收到 ', len(r), ' 字节的数据')
        f.write(r)#写入文件

clientSocket.close()

运行效果（后面加了远程功能，效果图暂时还在本地）

先启动好服务器并保持监听状态等待连接，在启动客户端与服务器建立连接（TCP），发送所请求传输的文件名。服务器收到文件名后利用os库查询是否存在文件。文件不存在返回提示信息并断开连接。文件存在则开始传输每次64字节的文件分组，直至检测到待传输文件分组为0字节时停止传输，并提示传输完毕信息，断开连接。客户端在每次收到文件分组的时候将其存于客户端本地的同名文件。直至所收到分组为0字节时确定接收完毕，打印提示信息并关闭连接。

【计算机网络】4 Socket网络编程

4. 网络聊天室

▪ 实现一个基于客户/服务器的网络聊天程序。

▪ 要求实现多个用户的群聊。要求客户端打印聊天消息，服务器打印系统信息。

▪ 传输层使用UDP。

▪ 不要求实现GUI界面。

服务端

服务器程序维护一个聊天室用户字典列表userList来了解聊天室里有哪些用户(客户端)，映射关系为IP:name。新用户到达时加进来，旧用户离开时删除。每次用户发来消息，通过知道聊天室里有哪些用户(客户端)，确定该用户是否是新用户。

需要实现的群聊功能是一个用户发消息，所有用户都能收到。相应地，一个客户端把聊天消息发给服务器，服务器再将收到的消息转发给所有客户端。所以在服务端需要有一个SendUser() 函数来实现每次收到信息转发给用户表内全部用户相同信息的功能。

服务端创建与固定端口号绑定的socket并开启等待消息，消息有3类：新用户加入的昵称消息，‘quit’用户退出群聊消息，一般聊天消息。

第一类为新用户加入的昵称消息。如果所收到客户端的IP是用户字典里不存在的，则可判断为新用户且发送过来的消息为他的昵称。回复欢迎并将新用户加入消息转发给全部用户（用户字典里的）。

第二类“quit”消息。当用户发送“quit”时，用户退出群聊，服务端断开与其的连接并将该消息转发给全部用户。

第三类一般聊天消息。如果所接受消息并非上面2类，就可判断其为一般聊天消息，服务器需要将其加上用户名转发给用户字典里的全部用户。用户名可通过消息的IP地址在用户字典里查询到。

UDPServer.py代码

from socket import *

userList = {} #创建userList(map ip:name)

def SendUsers(userList, data):#将数据发送给全部用户
    for user in userList:
        serverSocket.sendto(data.encode(), user)
        print('发送给 ', user, ' ---> ',data)

serverPort = 12000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
serverSocket.bind(('', serverPort))
print('服务器已经准备好接收了')

while True:
    message, clientAddress = serverSocket.recvfrom(2048)
    m = message.decode()#解码报文
    print('收到来自 ', clientAddress, ' 的信息 ---> ', m)

    #如果所接收用户地址不在，则为新用户，加入列表
    if not clientAddress in userList:
        userList[clientAddress] = m
        SendUsers(userList, m + ' 已经加入群聊！')
    elif m == 'quit':#
        SendUsers(userList, userList[clientAddress]+' 已经离开群聊！')
        del userList[clientAddress]
    else:#聊天
        SendUsers(userList, userList[clientAddress]+':'+m )

客户端

客户端为了保证收发同时，需要两个线程实现的。一个线程Receive() 负责接收并显示消息，另一个线程Send() 负责获取输入和发送消息。Python里threading库可以实现多线程编程。

UDPClient.py代码

from socket import *
import threading#多线程
import time

#发送函数线程
def Send(clientSocket, serverName, serverPort):
    while True:
        m = input()
        clientSocket.sendto(m.encode(), (serverName, serverPort))
        if m == 'quit':
            time.sleep(1)#延时1秒再关闭连接，避免收发线程冲突
            clientSocket.close()#发送退出则断开连接并跳出循环
            break

#接收函数线程
def Receive(clientSocket):
    while True:
        try:    # 利用 close 作为退出标志
            modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048)
            print(modifiedMessage.decode())
        except:
            break

serverName = 'localhost'
serverPort = 12000

clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)#创建客户端进程套接字

#发送昵称给服务器
name = input('请输入昵称:') 
clientSocket.sendto(name.encode(), (serverName, serverPort))

print('欢迎', name, '，输入 <quit> 退出群聊！')

#创建接收进程并启动
th_Send = threading.Thread(target=Send, args=(clientSocket, serverName, serverPort))
th_Receive = threading.Thread(target=Receive, args=(clientSocket,))
th_Send.start()
th_Receive.start()

运行效果

总体效果

【计算机网络】4 Socket网络编程

开启服务器，jennie客户端和john客户端陆续加入群聊

服务器先开启，jennie客户端先发送昵称加入消息，服务器收到消息并将jennie加入用户字典并向jennie回复欢迎信息，并将新用户加入消息转发给全部用户（当前用户字典仅有jennie）。接下来john加入，同样的过程，这时全部用户（jennie,john）同时收到转发消息，后面还有Mike加入下图未展示（左：服务器，中:john客户端2，右:jennie客户端1）

【计算机网络】4 Socket网络编程

聊天（4栏：服务器，mike, john, jennie）

jennie先发送消息“你们知道那时候可以会深大吗”，服务器收到消息后通过查询用户字典知道jennie为老用户，发送的是一般聊天信息，则会加上jennie昵称把该消息转发给全部用户（用户字典里：jennie, john, mike）,全部用户客户端可以收到该条消息。

【计算机网络】4 Socket网络编程

mike回复消息同样被转发给全部用户

【计算机网络】4 Socket网络编程

用户退出

用户在发送‘quit’给服务器后，服务器会将信息该用户退出信息转发给全部用户，而该用户也会等待1s后（避免与receive线程冲突）在关闭客户端连接。如图中mike退出。

【计算机网络】4 Socket网络编程

mike退出后其他用户继续聊天，服务器也继续接收。

【计算机网络】4 Socket网络编程

问题及解决：

URL 请求程序
- 在创建文件名名时可以直接通过接受的url字符串切片获得。
- 可通过os库的相关功能获得文件大小

系统时间查询
在“系统时间查询”实验部分中，我发现要实现远程就必须添加服务器地址的输入。也必须获得本机IP。通过ipconfig查询，本机IP：192.168.0.107
通过socket库的getsockname() 函数可获得本地进程IP地址和端口号，getpeername() 获得所连接的远程服务端的地址和端口号。
利用time库获得格式化系统时间表达。

网络文件传输
- 通过文件分组的大小是否为0判断是否文件发送完毕。
- 利用os库判断文件是否存在

网络聊天室
- 显示套接字不可以作为线程函数参数，经查阅资料发现线程参数接受的是元组，需要在参数参数后面加‘，’代表这是个元组。
- 某一个用户退出时，服务器显示某个远程主机强制断开连接报错，而代码里我在用户发送‘quit’后就断开该客户端，可能会导致后续客户端继续收服务器信息的receive线程出现问题，所以为了避免冲突我在用户发送‘quit’后等待1s再关闭客户端连接，避免客户端receive线程发生冲突，问题也解决了。

实验心得体会

通过本次实验，学会通过python的requests库来完成url请求并获得网页文件和相关信息。同时可利用os库获取文件具体信息。

我加深关于TCP/UDP套接字的认识，了解了他们的区别，比如TCP套接字连接后服务端就可以保持监听状态，创建连接后的短期内通信与同一客户端无需再次连接。而UDP并无严格意义的连接过程，服务端也没有监听的概念。

另外我通过该次试验，初步学习了socket编程方法，通过套接字的创建实现服务端与客户端基于TCP/UDP协议的进程通信，实现文件传输。

学会了基于此再利用多线程编程的知识即可实现多人聊天功能，比如在这里通过利用python的threading库实现客户端的收发双线程并发通信。注意的是当客户端准备关闭连接的时候，需等待一段时间避免接收线程由于管道的提前关闭而导致出错。

总结

我们可以通过python的requests库来完成url请求并获得网页文件和相关信息。

通过套接字的创建实现服务端与客户端基于TCP/UDP协议的进程通信，实现文件传输。

基于此再利用多线程编程的知识即可实现多人聊天功能，比如在这里通过利用python的threading库实现客户端的收发双线程并发通信。注意的是当客户端准备关闭连接的时候，需等待一段时间避免接收线程由于管道的提前关闭而导致出错。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-430039.html

到了这里，关于【计算机网络】4 Socket网络编程的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

【计算机网络】4 Socket网络编程

写在前面的话

概览

环境

URL请求程序：

2. 系统时间查询

服务端

T_TCPServer.py代码

客户端

T_TCPClient.py代码

运行效果

3. 网络文件传输

服务端

TF_TCPServer.py代码

运行效果（后面加了远程功能，效果图暂时还在本地）

4. 网络聊天室

服务端

UDPServer.py代码

客户端

UDPClient.py代码

运行效果

开启服务器，jennie客户端和john客户端陆续加入群聊

聊天（4栏：服务器，mike, john, jennie）

mike回复消息同样被转发给全部用户

用户退出

问题及解决：

URL 请求程序

系统时间查询

网络文件传输

网络聊天室

实验心得体会

总结

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