通信知识 Day01-优快云博客

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1.网络的概念

网络是指将多个具有独立功能的计算机系统、设备或节点，通过通信线路和通信设备相互连接起来，以实现信息传输、资源共享和协同工作等功能的系统

2.ip地址的介绍

3.端口和端口号

3.socket介绍

4. TCP介绍，encode，decode

Tcp特点：

他们之间的关系可以类比为：网络就是社会关系，大家都可以在网络中进行数据传输，但比如说你要和一个人联系，首先你要找到他住的小区，这个小区就是ip地址，光有ip地址还不行，你要找到这个人住的家并且打开门进去说话，这个门就是端口这个门牌号就是端口号，但这就行了吗？你得有路呀，这个路就是scoket，有路就行了吗，你要有交通工具，这个交通工具的一种就是TCP。这样你就可以去联系一个人了哈哈哈。

4.TCP客户端程序开发流程

import socket

# 创建 TCP 套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 服务器的 IP 地址和端口号
server_address = ('127.0.0.1', 8888)
# 连接服务器
client_socket.connect(server_address)

# 要发送的数据
message = "Hello, Server!"
# 编码并发送数据
client_socket.sendall(message.encode('utf-8'))

# 接收服务器返回的数据
data = client_socket.recv(1024)
# 解码数据
received_message = data.decode('utf-8')
print(f"Received from server: {received_message}")

# 关闭套接字
client_socket.close()

总而言之：

5.TCP服务端程序开发流程

import socket

# 创建 TCP 套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 服务器的 IP 地址和端口号
server_address = ('127.0.0.1', 8888)
# 绑定地址和端口
server_socket.bind(server_address)

# 开始监听，允许的最大连接队列长度为 5
server_socket.listen(5)
print("Server is listening on port 8888...")

try:
    # 接受客户端连接
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print(f"Accepted connection from {client_address}")
    try:
        # 接收客户端发送的数据
        data = client_socket.recv(1024)
        # 解码数据
        received_message = data.decode('utf-8')
        print(f"Received from client: {received_message}")

        # 要发送的响应数据
        response = "Hello, Client! Your message has been received."
        # 编码并发送数据
        client_socket.sendall(response.encode('utf-8'))
    finally:
        # 关闭客户端套接字
        client_socket.close()
except KeyboardInterrupt:
    print("Server is shutting down...")
finally:
    # 关闭监听套接字
    server_socket.close()

原理：

6.完整的服务端开发：很明显以上服务器只能一次服务于一个客户端，并且服务端会关闭，接下来是改进方法，首先先让它一直启动着循坏接受请求。使用While True即可

import socket

if __name__ == '__main__':
    # 1.创建服务端套接字对象
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口复用
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
    # 2. 绑定IP地址和端口号
    tcp_server_socket.bind(("", 8888))
    # 3.设置监听 128:代表服务端等待排队连接的最大数量
    tcp_server_socket.listen(128)

    while True:
        # 4. 等待接受客户端的连接请求 accept阻塞等待 返回一个用以和客户端通socket，客户端的地址
        conn_socket, ip_port = tcp_server_socket.accept()
        print("客户端地址：", ip_port)
        try:
            # 5. 接收数据
            recv_data = conn_socket.recv(1024)
            if recv_data:
                print("接收到的数据：", recv_data.decode())
                # 6.发送数据
                conn_socket.send("客户端你的数据我收到了".encode())
            else:
                print(f"客户端 {ip_port} 断开连接")
        except Exception as e:
            print(f"与 {ip_port} 通信出错: {e}")
        finally:
            # 关闭与当前客户端的连接套接字
            conn_socket.close()

    # 关闭监听套接字（正常情况下程序不会执行到这一步，因为在while True循环中）
    tcp_server_socket.close()

这样的话就可以循环接受客户端的连接，但是很明显它们得排队，我们要达到同时的效果，可以采用线程这个方法：

import socket
import threading

# 处理客户端请求的函数
def handle_client(conn_socket, client_address):
    try:
        # 接收客户端发送的数据
        recv_data = conn_socket.recv(1024)
        if recv_data:
            try:
                # 尝试将接收到的字节数据解码为字符串
                message = recv_data.decode()
                print(f"接收到来自 {client_address} 的数据：{message}")
                # 向客户端发送响应消息
                conn_socket.send("客户端你的数据我收到了".encode())
            except UnicodeDecodeError:
                print(f"来自 {client_address} 的数据解码失败，可能不是有效的文本数据。")
        else:
            print(f"客户端 {client_address} 主动关闭了连接。")
    except ConnectionResetError:
        print(f"客户端 {client_address} 重置了连接。")
    except OSError as os_err:
        print(f"与客户端 {client_address} 通信时发生 OS 错误: {os_err}")
    except Exception as e:
        print(f"处理客户端 {client_address} 请求时发生未知错误: {e}")
    finally:
        # 无论是否发生异常，最后都关闭与客户端的连接
        conn_socket.close()

if __name__ == "__main__":
    # 创建 TCP 套接字对象，使用 IPv4 地址族和 TCP 协议
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    # 设置套接字选项，允许地址重用，便于程序快速重启
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
    # 绑定服务器要监听的 IP 地址和端口号，这里使用空字符串表示监听所有可用的网络接口
    server_address = ('', 8888)
    tcp_server_socket.bind(server_address)
    # 开始监听客户端连接请求，允许的最大连接队列长度为 128
    tcp_server_socket.listen(128)
    print(f"服务器正在监听 {server_address[0]}:{server_address[1]}...")

    try:
        while True:
            # 接受客户端的连接请求，返回用于与客户端通信的新套接字和客户端地址
            conn_socket, client_address = tcp_server_socket.accept()
            print(f"客户端 {client_address} 已连接。")
            # 创建一个新的线程来处理该客户端的请求
            client_thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(conn_socket, client_address))
            # 设置线程为守护线程，当主线程退出时，守护线程会自动退出
            client_thread.daemon = True
            # 启动线程
            client_thread.start()
    except KeyboardInterrupt:
        print("服务器接收到手动中断信号，正在关闭...")
    finally:
        # 关闭服务器套接字
        tcp_server_socket.close()