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Python 网络编程实战指南：从 TCP_UDP 到 Socket 编程

java 2025/8/23 6:40:04

在互联网时代，网络通信是软件开发中不可或缺的一部分。而 Python 作为一门功能强大、语法简洁的编程语言，其内置的 socket 模块为我们提供了基础而灵活的网络通信能力。

本文将带你深入了解 Python 中的网络编程，涵盖 TCP 服务器与客户端的创建、UDP 通信的实现、以及 socket 模块的核心方法与属性。无论你是刚入门网络编程的新手，还是希望巩固基础的开发者，这篇文章都会为你提供实用价值。

🧭 一、基础知识回顾：客户端/服务器架构与套接字

在开始编写代码之前，我们需要理解几个关键概念：

客户端/服务器架构：客户端主动发起请求，服务器被动等待并响应请求。
套接字（Socket）：是网络通信的基本单元，可以理解为连接两个程序的“管道”。
协议类型：
- SOCK_STREAM：使用 TCP 协议，面向连接，保证数据顺序和完整性。
- SOCK_DGRAM：使用 UDP 协议，无连接，速度快但不保证数据送达。

在 Python 中，我们使用 socket 模块来创建和操作套接字。其核心函数是：

socket.socket(socket_family, socket_type, protocol=0)

其中：

socket_family 可以是 AF_INET（IPv4）或 AF_INET6（IPv6）
socket_type 是 SOCK_STREAM（TCP）或 SOCK_DGRAM（UDP）

例如，创建一个 TCP 套接字：

tcp_sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

📡 二、实现 TCP 服务器与客户端通信

🧱 1. TCP 服务器的创建流程

TCP 服务器一般遵循如下流程：

ss = socket()        # 创建服务器套接字 
ss.bind()            # 绑定地址和端口
ss.listen()          # 监听连接 
while True:          # 无限循环cs = ss.accept() # 接受客户端连接while True:      # 通信循环cs.recv()    # 接收数据 cs.send()    # 发送数据cs.close()       # 关闭客户端连接 
ss.close()           # 可选关闭服务器套接字

📦 示例：TCP 时间戳服务器

from socket import *
from time import ctimeHOST = ''
PORT = 21567 
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)tcpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcpSerSock.bind(ADDR)
tcpSerSock.listen(5)while True:print('等待连接...')tcpCliSock, addr = tcpSerSock.accept()print('来自', addr, '的连接')while True:data = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)if not data:breaktcpCliSock.send(bytes(f'[{ctime()}] {data.decode()}', 'utf-8'))tcpCliSock.close()

📲 2. TCP 客户端的实现

TCP 客户端流程相对简单，包括连接服务器、收发数据、关闭连接。

cs = socket()
cs.connect((host, port))  # 连接服务器
while True:send_data = input('> ')if not send_data:breakcs.send(bytes(send_data, 'utf-8'))recv_data = cs.recv(1024)print(recv_data.decode('utf-8'))
cs.close()

📦 示例：TCP 时间戳客户端

from socket import *HOST = 'localhost'
PORT = 21567 
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
tcpCliSock.connect(ADDR)while True:data = input('> ')if not data:breaktcpCliSock.send(data.encode())response = tcpCliSock.recv(BUFSIZE)print(response.decode())tcpCliSock.close()

📡 三、实现 UDP 服务器与客户端通信

UDP 的通信过程更加简洁，因为它是无连接的协议。

🧱 1. UDP 服务器流程

ss = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
ss.bind((host, port))
while True:data, addr = ss.recvfrom(bufsize)ss.sendto(data, addr)

📦 示例：UDP 时间戳服务器

from socket import *
from time import ctimeHOST = ''
PORT = 21567
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)udpSerSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
udpSerSock.bind(ADDR)while True:print('等待消息...')data, addr = udpSerSock.recvfrom(BUFSIZE)reply = f'[{ctime()}] {data.decode()}'udpSerSock.sendto(reply.encode(), addr)

📲 2. UDP 客户端实现

cs = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
while True:data = input('> ')if not data:breakcs.sendto(data.encode(), (host, port))response, server = cs.recvfrom(1024)print(response.decode())
cs.close()

📦 示例：UDP 时间戳客户端

from socket import *HOST = 'localhost'
PORT = 21567
BUFSIZE = 1024
ADDR = (HOST, PORT)udpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)while True:msg = input('> ')if not msg:breakudpCliSock.sendto(msg.encode(), ADDR)data, server = udpCliSock.recvfrom(BUFSIZE)print(data.decode())udpCliSock.close()

⚙️ 四、常用 socket 模块属性一览

除了 socket() 函数，socket 模块还提供了一些常用的属性，帮助我们更好地进行网络编程。

属性名	含义
`socket.AF_INET`	IPv4 地址族
`socket.AF_INET6`	IPv6 地址族
`socket.SOCK_STREAM`	TCP 类型套接字
`socket.SOCK_DGRAM`	UDP 类型套接字
`socket.gethostname()`	获取本机主机名
`socket.gethostbyname(hostname)`	获取主机名对应的 IP 地址
`socket.gethostbyaddr(ip)`	获取 IP 地址对应的主机名信息
`socket.htonl(x)`	将 32 位整数从主机字节序转换为网络字节序
`socket.ntohl(x)`	反向转换