TCP编程-python实现

最新推荐文章于 2025-05-26 14:11:55 发布

柴星星

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分类专栏：网络编程

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本文介绍了TCP协议的基本原理，包括面向连接的特性、三次握手的过程及如何通过套接字进行通信。并通过Python代码实现了简单的TCP服务器和客户端，演示了数据的发送与接收。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

TCP是一个面向连接的协议。这意味着客户和服务器要先握手和创建一个TCP连接，才能互相发送数据。在创建这个连接时，客户端通过套接字地址（IP和端口号）和服务器的套接字地址（IP和端口号）关联起来。然后，在之后的通信中，服务器和客户端如果要发送数据，直接把数据交给套接字就可以进行传送。（与之相对的时UDP，每次发送数据都要附带客户端地址，而且并不保证数据传输完整，但不需要像TCP一样耗费维持连接的资源。）

在TCP服务器与客户端连接中，客户端总是作为首先发起请求的一端，所以TCP服务器程序要保持一直运行，随时准备接收客户端的请求。
在细节中表示为，客户通过创建自己的套接字发起向服务器的TCP连接。客户生成这个套接字时，就指定了服务器端的套接字地址。即服务器的IP地址和套接字端口。这个套接字地址也被称为欢迎套接字(serverSocket)。
随后进行的三次握手期间，服务器会生成一个专门服务这个客户端的套接字，称为连接套接字（connection Socket）。
现在从服务器端或客户端看，客户套接字和服务器套接字通过一根管道（连接套接字）相连。客户进程和服务器进程可以通过这根管道发送任意字节，接收任意字节，并且，TCP保证这些字节保质保量严格按照发送顺序到达目的地。

接下来用python实现一个简单的TCP服务器和客户端。大致流程如下：

首先是服务器端的实现方法。Python版本3.5.2

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

from socket import *

serverPort = 9999                       #定义端口
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)     #第一个参数是地址族，即是IPV4还是IPV6，第二个是套接字类型
serverSocket.bind(('', serverPort))             #参数元组的第一个字符串代表IP地址，第二个是端口
serverSocket.listen(1)           #最大请求树1
print('the server is ready to receive')
while True:
    connectionSocket, addr = serverSocket.accept()
    sentence = connectionSocket.recv(1024)
    capitalizedSentence = sentence.upper()   #upper()是转换成大写的函数
    connectionSocket.send(capitalizedSentence)
    connectionSocket.close()

以定义端口号为第一行。
第二行，创建一个IPV4，套接字类型是TCP流式套接字的socket对象，这个对象就是上面说的欢迎套接字。
第三行，绑定服务器的地址和端口号。
第四行，服务器可接受的最大请求数是1个。
第五行，就是服务器要一直运行并监听端口，随时等待来自客户端的连接请求。
第六行，接听连接，完成握手，返回一个专门服务该客户的socket对象（也就是连接套接字），和连接另一端套接字的地址。
第七行，表示每一次接受的最大数据是1024字节，并返回接收到的字节对象。
第九行，把转换的大写数据发送出去。
第十行，关闭连接。进入while循环，继续监听端口。这只是练习，实际中需要多线程来处理请求。

接下来是客户端

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

from socket import *

serverName = ''
serverPort = 9999
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
clientSocket.connect((serverName, serverPort))
sentence = input('Input lowercase sentence:').encode('ascii')
clientSocket.send(sentence)
modifiedSentence = clientSocket.recv(1024)
print('from server:', modifiedSentence)
clientSocket.close()

以定义服务器名称为第一行。
第三行，创建了客户端的socket对象。客户端的套接字端口号不是由自己添加的，而是由操作系统添加的。
第四行，前面说过客户和服务器发送数据之前，要先建立TCP连接，这一行就发起了客户和服务器之间的连接。参数就是服务器地址。这行代码执行完毕后，三次握手，并在客户和服务器之间建立起连接。
第六行，在连接管道中向服务器发送消息。从这一行和服务器的send就能看出，只要TCP连接建立起来，客户和服务器的消息就可以在这条管道中任意通行（毕竟维护这条管道也是付出代价的）。

运行结果：

TCP/IP代表传输控制协议/网际协议，指的是一系列协议。“IP”代表网际协议，TCP和UDP使用该协议从一个网络传送数据包到另一个网络。把IP想像成一种高速公路，它允许其它协议在上面行驶并找到到其它电脑的出口。TCP和UDP是高速公路上的“卡车”，它们携带的货物就是像HTTP，文件传输协议FTP这样的协议等。