Python的学习之路（2）— 网络通信之UDP通信

Python的学习之路（2）— 网络通信之UDP通信

一、socket

我们要进行网络通信，那么就要用到socket，socket即网络套接字，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。
在 Python 中，使用socket 模块的函数 socket 就可以创建一个socket对象，socket()函数的参数分别有family, type, proto。

1. 其中family参数是指协议域，又称为协议族（family），常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、...等等，AF_INET指ipv4，AF_INET6即为ipv6；
2. 然后是type，type指定socket类型，有SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）和SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）等等；
3. proto就是指定的协议，常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议，但是type和proto不可以随意组合，当proto参数为0或者不填时，会自动选择type类型对应的默认协议。

二、UDP发送数据

首先我们要导入socket包

import socket

创建一个udp套接字，ipv4协议，使用SOCK_DGRAM参数，不填proto，就会默认自动选择udp协议；

# 1、创建一个UDP套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

然后我们把要接收数据的那一端的ip地址和端口号放在一个元组里准备好

# 2. 准备接收方的地址和端口，'192.168.0.107'表示目的ip地址，8080表示目的端口号
dest_addr = ('192.168.0.107', 12341)  # 注意这是一个元组，其中ip地址是字符串，端口号是数字

准备好后就可以使用sendto函数进行发送了，要注意，需要对字符串进行编码才可以发送

# 3. 发送数据到指定的ip和端口
udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".encode('utf-8'), dest_addr)

发送完就可以关闭套接字了

# 4. 关闭套接字
udp_socket.close()

打开网络调试助手，运行程序，可以看到，已经接收到数据了

然后我们让其每隔一秒发送一次，发送10次，发送成功

贴上完整代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William

import socket,time

def main():
    # 1、创建一个UDP套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 2. 准备接收方的地址和端口，'192.168.0.107'表示目的ip地址，8080表示目的端口号
    dest_addr = ('192.168.0.107', 12341)  # 注意这是一个元组，其中ip地址是字符串，端口号是数字

    # 3. 发送数据到指定的ip和端口
    for i in range(10):
        udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".encode('utf-8'), dest_addr)
        time.sleep(1)

    # 4. 关闭套接字
    udp_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

三、UDP接收数据

在之前发送数据的时候，我们可以看到，其端口号是一直在变得，那么我们要接收数据，就需要知道其端口号是什么，所以我们要先固定一个端口号，使用bind函数

# 2. 绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号
local_addr = ('', 12344)  # ip地址和端口号，ip一般不用写，表示本机的任何一个ip
udp_socket.bind(local_addr)

接收数据使用recvfrom函数，其参数为接收的最大数据长度

# 3. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 1024表示本次接收的最大字节数

接收完后将其打印出来：

# 4、打印接收到的数据
print(recv_data)

运行，通过网络调试助手发送数据

可以看到，打印出来的信息是一个元组，第一项接收到的字符串，第二项也是一个元组，包含对方的IP地址和端口号
贴上完整代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William

import socket,time

def main():
    # 1、创建一个UDP套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 2. 绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号
    local_addr = ('', 12344)  # ip地址和端口号，ip一般不用写，表示本机的任何一个ip
    udp_socket.bind(local_addr)

    # 3. 等待接收对方发送的数据
    recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 1024表示本次接收的最大字节数

    # 4、打印接收到的数据
    print(recv_data)

    # 5. 关闭套接字
    udp_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

四、UDP收发数据

实现这样一个功能，通过UDP发送10次消息，然后等待接收，将接收的数据及其来源打印出来：


完成代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William

import socket,time

def main():
    # 1、创建一个UDP套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 2. 绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号
    udp_socket.bind(('', 12344))

    # 3. 发送数据到指定的ip和端口,每隔1s发送一次，发送10次
    for i in range(10):
        udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".encode('utf-8'), ('192.168.0.107', 12341))
        time.sleep(1)

    # 4. 等待接收对方发送的数据
    while(True):
        recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)
        # 打印接收到的数据
        print("[From %s:%d]:%s"%(recv_data[1][0],recv_data[1][1],recv_data[0].decode("utf-8")))

    # 5. 关闭套接字
    udp_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

五、同时收发数据

现在实现这样一个功能，即运行程序，然后将我输入的字符串发送出去的同时，还可以接收数据，我使用多线程来实现这个程序，不过要实现方便接收，我们在程序的开始，将IP地址和端口号打印出来，实现效果如下：


实现代码：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: William

import socket,time,threading

def recv_thread(socket):
    # 等待接收对方发送的数据
    while(True):
        try:
            recv_data = socket.recvfrom(1024)
            # 打印接收到的数据
            print("[From %s:%d]:%s"%(recv_data[1][0],recv_data[1][1],recv_data[0].decode("utf-8")))
        except Exception:
            break

def main():
    # 1、创建一个UDP套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 2、绑定本地的相关信息，如果不绑定，则系统会随机分配一个端口号
    udp_socket.bind(('', 12344))

    # 3、打印本机ip地址和端口号
    print("local ipaddr and port->",socket.gethostbyname(socket.gethostname())+":12344")

    # 4、创建一个线程，用来接收数据
    t = threading.Thread(target=recv_thread, args=(udp_socket,))
    t.start()

    # 5、等待输入数据,然后发送出去，直到输入的数据为'quit'
    while(True):
        print("please input a string.input 'quit' to quit.")
        send_data = input()
        if send_data == "quit":
            break
        else:
            udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'), ("192.168.0.107",12341))

    # 6、关闭套接字
    udp_socket.close()

def main1():
    # 1、创建一个UDP套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 2. 准备接收方的地址和端口，'192.168.0.107'表示目的ip地址，8080表示目的端口号
    dest_addr = ('192.168.0.107', 12341)  # 注意这是一个元组，其中ip地址是字符串，端口号是数字

    # 3. 发送数据到指定的ip和端口
    for i in range(1):
        udp_socket.sendto("Hello,I am a UDP socket.".encode('utf-8'), dest_addr)
        time.sleep(1)

    # 4. 等待接收对方发送的数据
    recv_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 1024表示本次接收的最大字节数

    # 5、打印接收到的数据
    print(recv_data)
    # 4. 关闭套接字
    udp_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    main()