socket几乎是整个网络通信的基础,本节介绍Micropython中的Socket模块。
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议.
socket已经封装好了tcp/udp协议,只需要遵循socket的规定去编程,写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)即传输控制协议/网间协议,是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。 UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。
1.流套接字(SOCK_STREAM)
流套接字用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。该服务将保证数据能够实现无差错、无重复送,并按顺序接收。流套接字之所以能够实现可靠的数据服务,原因在于其使用了传输控制协议,即TCP(The Transmission Control Protocol)协议 。
2.数据报套接字(SOCK_DGRAM)
数据报套接字提供一种无连接的服务。该服务并不能保证数据传输的可靠性,数据有可能在传输过程中丢失或出现数据重复,且无法保证顺序地接收到数据。数据报套接字使用UDP( User DatagramProtocol)协议进行数据的传输。由于数据报套接字不能保证数据传输的可靠性,对于有可能出现的数据丢失情况,需要在程序中做相应的处理 。
3.原始套接字(SOCK_RAW)
原始套接字与标准套接字(标准套接字指的是前面介绍的流套接字和数据报套接字)的区别在于:原始套接字可以读写内核没有处理的IP数据包,而流套接字只能读取TCP协议的数据,数据报套接字只能读取UDP协议的数据。因此,如果要访问其他协议发送的数据必须使用原始套接
套接字实现TCP通信的工作流程
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,然后连接服务器(connect),如果连接成功,这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求,服务器端接收请求并处理请求,然后把回应数据发送给客户端,客户端读取数据,最后关闭连接,一次交互结束
套接字实现UDP通信的工作流程
TCP是建立可靠连接, 并且通信双方都可以以流的形式发送数据。 相对TCP, UDP则是面向无连接的协议。使用UDP协议时, 不需要建立连接, 只需要知道对方的IP地址和端口号, 就可以直接发数据包。 但是, 能不能到达就不知道了。
和TCP类似, 使用UDP的通信双方也分为客户端和服务器,服务器首先需要绑定端口。但不需要监听客户端的连接,通过recvfrom()接收客户端数据,客户端使用UDP时, 首先仍然创建基于UDP的Socket, 然后, 不需要调用 connect() , 直接通过 sendto() 给服务器发数据。
使用import usocket as socket
导入socket
模块
再使用TAB
按键来查看socket
中所包含的内容:
>>> import usocket as socket
>>> socket.
__name__ AF_INET AF_INET6 IPPROTO_IP
IPPROTO_TCP IPPROTO_UDP IP_ADD_MEMBERSHIP
SOCK_DGRAM SOCK_RAW SOCK_STREAM SOL_SOCKET
SO_REUSEADDR getaddrinfo socket
socket
模块中定义了许多和协议相关的宏:
宏定义名称 | 值(int) | 功能 | 含义 |
---|---|---|---|
socket.AF_INET |
2 | 地址簇 | TCP/IP – IPv4 |
socket.AF_INET6 |
0 | 地址簇 | TCP/IP - IPv6 |
socket.SOCK_STREAM |
1 | 套接字类型 | TCP流 |
socket.SOCK_DGRAM |
2 | 套接字类型 | UDP数据报 |
socket.SOCK_RAW |
3 | 套接字类型 | 原始套接字 |
socket.SO_REUSEADDR |
4 | 套接字类型 | socket可重用 |
socket.IPPROTO_IP |
0 | IP协议号 | |
socket.IPPROTO_TCP |
6 | IP协议号 | TCP协议 |
socket.IPPROTO_UDP |
17 | IP协议号 | UDP协议 |
socket.SOL_SOCKET |
1 | 套接字选项级别 |
socket.getaddrinfo(host, port)
函数说明:将主机域名(host)和端口(port)转换为用于创建套接字的5元组序列。元组列表的结构如下:
(family, type, proto, canonname, sockaddr)
family
:地址簇,可为0(IPv4)或2(IPv6)type
:套接字类型,可为1(TCP流)或2(UDP数据报)proto
:IP协议号,可为0、6(TCP协议)、17(UDP协议)canoname
:套接字域名sockaddr
:套接字地址,包含域名和端口号示例:
>>> import usocket as socket
>>> socket.getaddrinfo('127.0.0.1',5000)#创建主机地址的套接字序列
[(2, 1, 0, '127.0.0.1', ('127.0.0.1', 5000))]
>>> socket.getaddrinfo('192.168.50.66',3160)#创建192.168.50.66地址的套接字序列
[(2, 1, 0, '192.168.50.66', ('192.168.50.66', 3160))]
socket.socket([af, type, proto])
函数说明:创建套接字。
af
:地址type
:类型proto
:协议号**注意: 一般不指定proto参数,因为有些Micropython固件提供默认参数。 ** 示例:
>>> import usocket as socket
>>> s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
>>> print(s)
<socket>
使用import usocket as socket
导入socket
模块
再使用TAB
按键来查看socket.socket.
中所包含的内容:
>>> import usocket as socket
>>> socket.socket
close read readinto readline
send write __del__ accept
bind connect fileno listen
makefile recv recvfrom sendall
sendto setblocking setsockopt settimeout
socket.socket.bind(address)
函数说明:以列表或元组的方式绑定地址和端口号。
address
:一个包含地址和端口号的列表或元组示例:
>>> import usocket as socket
>>> s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
>>> addr=('0.0.0.0',5000)
>>> s.bind(addr)#绑定目标地址和端口号
socket.socket.listen([backlog])
函数说明:监听套接字,使服务器能够接收连接,绑定后才可监听。
backlog
:接受套接字的最大个数,至少为0,如果没有指定,则默认一个合理值示例:
>>> import usocket as socket
>>> s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
>>> addr=('0.0.0.0',5000)
>>> s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
>>> s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr= socket.socket.accept()
函数说明:接收连接请求,绑定端口并监听后才可以接受客户端连接请求。
示例:
>>> import usocket as socket
>>> s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
>>> addr=('0.0.0.0',5000)
>>> s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
>>> s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
>>> conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
socket.socket.connect(address)
函数说明:接收连接请求。
示例:
>>> import usocket as socket
>>> s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
>>> addr=('192.168.50.66',5000)
>>> s.connect(addr)#接收连接请求
socket.socket.setsockopt(level, optname, value)
函数说明:根据选项值设置套接字。
level
:套接字选项级别,可为socket.SOL_SOCKET
optname
:套接字的选项,可为socket.SOCK_STREAM
、 socket.SOCK_DGRAM
、 socket.SOCK_RAW
或 socket.SO_REUSEADDR
。value
:可以是一个整数,也可以是一个表示缓冲区的bytes类对象。示例:
>>> import usocket as socket
>>> s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
>>> s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SOCK_RAW, 1)#设置套接字为原始套接字
socket.socket.send(bytes)
函数说明:发送数据,并返回发送的字节数。
用接收TCP客户端连接时新的套接字对象conn发送数据
示例:
import usocket as socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
msg="hello BlackWalnut Labs, I am TCP Client"
conn.send(str(msg,'utf-8'))#将数据编码成utf-8格式发送出去
socket.socket.sendall(bytes)
函数说明:与send()函数类似,区别是sendall()函数该方法会通过连续发送尽量发送所有数据。
示例:
import usocket as socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
msg="hello BlackWalnut Labs, I am TCP Client"
conn.sendall(str(msg,'utf-8')#将数据编码成utf-8格式发送出去
socket.socket.sendto(bytes, address)
函数说明:与send()函数类似,发送数据,目标由address决定,用于UDP通信,返回发送的数据大小。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#创建UDP数据报类型的socket对象
addr=('192.168.50.66',5000)#目标地址和端口号的元组
send_data='hello,i am cilent'#数据
s.sendto(send_data,addr)##将数据编码成utf-8格式发送出去,用于UDP通信
socket.socket.recv(bufsize)
函数说明:接收数据,返回接收到的数据对象。
示例:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
addr=('192.168.50.66',5000)
s.connect(addr)#客户端接收连接请求
data=s.recv(1024)
print(str(data,'utf8'))#将数据解码成utf-8格式接收
socket.socket.recvfrom(bufsize)
函数说明:接收数据,用于UDP通信,并返回接收到的数据对象和对象的地址。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#创建UDP数据报类型的socket对象
addr=('192.168.50.66',5000)#目标地址和端口号的元组
send_data='hello,i am cilent'#数据
s.sendto(send_data,addr)##将数据编码成utf-8格式发送出去,用于UDP通信
data,address=s.recvfrom(1024)#接收数据,用于UDP通信
print(str(data,'utf-8'))#将数据解码成'utf-8'格式打印
socket.socket.settimeout(value)
函数说明:设置超时时间,单位:秒。
值参数可以是一个表示秒或None的非负浮点数。若给定一个非零值,且在操作完成前超时时间已过期,则后续的socket操作将会引发异常。若给定0值,则socket采用非阻塞模式。若给定None,则socket给定阻塞模式。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
s.settimeout(2.0)#设置超时时间为2s
socket.socket.setblocking(flag)
函数说明:设置socket的阻塞或非阻塞模式:若标记为false,则将该socket设置为非阻塞模式,而非阻塞模式。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建TCP数据报的socket对象
s.setblocking(True)#将socket对象设置成阻塞模式
socket.socket.makefile(mode=, buffering=)
函数说明:返回一个与socket相关联的文件对象。具体的返回类型取决于给定makefile()的参数。
mode:支持的模式,仅限于二进制模式'rb'或'wb'
buffering:缓冲,可为0(输出原始数据),None(buffering为-1),负数(buffering 为默认缓冲大小)
socket须为阻塞模式;允许超时存在,但若出现超时,文件对象的内部缓冲区可能会以不一致状态结束。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建TCP数据报的socket对象
s.settimeout(10.0)#设置超时时间为10s
print(s.makefile('rb',0))#只读形式的socket相关联对象
<socket>
socket.socket.fileno()
函数说明:返回套接字的文件描述。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建TCP数据报的socket对象
print(s.fileno())#打印套接字文件描述符号
#388
socket.socket.read([size])
函数说明:从socket中读取size字节。返回一个字节对象。若未给定 size
,则按照类似 socket.readall()
的模式运行
示例:
import usocket as socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
data=conn.read(1024)#读取1024字节数据
print(str(data, 'utf8'), end='')#以utf8格式打印出
socket.socket.readinto(buf[,nbytes])
函数说明:将字节读取入缓冲区。若指定 nbytes ,则最多读取该数量的字节。否则,最多读取 len(buf) 数量的字节
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
buf=bytearray(8)
data=conn.readinto(buf,1024)#读取1024字节数据
print(str(data))#以utf8格式打印出
socket.socket.readline()
函数说明:接收一行数据,遇换行符结束,并返回接收数据的对象 。
示例:
import usocket as socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
data=conn.readline()#读取一行数据
print(str(data), end='')#以utf8格式打印出
socket.socket.write(buf)
函数说明:将字节类型数据写入套接字,并返回写入数据的大小。
示例:
import usocket as socket
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
msg="hello BlackWalnut Labs, I am TCP Client"
print(conn.write(msg))
socket.socket.close()
函数说明:关闭套接字。
示例:
import usocket as socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
s.close()#关闭套接字
TCP服务端和客户端通信
waffle nano做TCP服务端
服务端要做的事有这些:
Step 1:创建ServerSocket对象,绑定监听的端口
Step 2:调用accept()方法监听客户端的请求
Step 3:连接建立后,通过输入流读取客户端发送的请求信息
Step 4:通过输出流向客户端发送响应信息
Step 5:关闭相关资源
import network
import usocket as socket
wl = network.WLAN()#创建WLAN对象
wl.active(1)#激活WLAN
wl.connect('Noah-BlackWalnut','123abc456d',security=network.AUTH_PSK)#连接网络
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)##创建socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)#目标地址
s.bind(addr)#绑定本机地址和端口号
s.listen(5)#设置最大连接数为5,超过后排队
while True:
conn,addr=s.accept()#接收TCP客户端连接
msg=input()#发送数据为输入数据
conn.send(str(msg,'utf-8'))#将数据编码成utf-8格式发送出去
s.close()
TCP客户端
waffle nano做TCP客户端
客户端要做的事有这些:
Step 1:创建Socket对象,指明需要链接的服务器的地址和端号
Step 2:链接建立后,通过输出流向服务器发送请求信息
Step 3:通过输出流获取服务器响应的信息
Step 4:关闭相关资源
import network
import usocket as socket
wl = network.WLAN()#创建WLAN对象
wl.active(1)#激活WLAN
wl.connect('Noah-BlackWalnut','123abc456d',security=network.AUTH_PSK)#连接网络
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)#创建socket对象
addr=("192.168.50.66",5000)#waffle nano地址
s.connect(addr)#客户端接收连接请求
data=s.recv(1024)#客户端接收数据
print(str(data,'utf8'))#将数据解码成utf-8格式接收
s.close()
先点击run
运行服务端,输入任意发送数据,再点击run
运行客户端,可以看到服务器发送数据已被客户端接收并打印在显示台。
UDP服务端和客户端通信
waffle nano做UDP服务端
服务端要做的事有这些:
Step 1:创建ServerSocket对象
Step 2:调用recvfrom()方法接收客户端的发送的数据
Step 3:通过sendto()方法向客户端发送数据
Step 4:关闭相关资源
import network
import usocket as socket
wl = network.WLAN()#创建WLAN对象
wl.active(1)#激活WLAN
wl.connect('Noah-BlackWalnut','123abc456d',security=network.AUTH_PSK)#连接网络
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)#创建UDP数据报类型的socket对象
addr=('0.0.0.0',5000)#目标地址和端口号的元组
s.bind(addr)#绑定目标地址和端口号
while True:
data,address=s.recvfrom(1024)#接收客户端发出数据
print(str(data,'utf8'),end='')#将接收数据解码成utf-8格式打印出来
send_data='hello,i am server'#数据
s.sendto(send_data,address)#将数据编码成utf-8格式发送到客户端,用于UDP通信
s.close()#关闭socket
UDP客户端
客户端要做的事有这些:
Step 1:创建Socket对象,指明需要链接的服务器的地址和端号
Step 2:通过sendto()方法向客户端发送数据
Step 3:调用recvfrom()方法接收服务端的发送的数据
Step 4:关闭相关资源
import network
import usocket as socket
wl = network.WLAN()#创建WLAN对象
wl.active(1)#激活WLAN
wl.connect('Noah-BlackWalnut','123abc456d',security=network.AUTH_PSK)#连接网络
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
add=("192.168.50.66",5000)
while True:
send_data='hello,i am cilent'#数据
s.sendto(send_data,addr)#将数据编码成utf-8格式发送到服务端,用于UDP通信
data,address=s.recvfrom(1024)#接收服务端发送数据,用于UDP通信
print(str(data,'utf8'), end='')#将数据编码成utf-8格式发送到客户端,用于UDP通信
s.close()#关闭socket
先点击run
运行服务端,输入任意发送数据,再点击run
运行客户端,可以看到服务器发送数据已被客户端接收并打印在显示台,客户端发送数据也被显示在服务器显示台。
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