Работа с сокетами
Применяемая в IP-сетях архитектура клиент-сервер использует IP-пакеты для коммуникации между клиентом и сервером. Клиент отправляет запрос серверу, на который тот отвечает. В случае с TCP/IP между клиентом и сервером устанавливается соединение (обычно с двусторонней передачей данных), а в случае с UDP/IP - клиент и сервер обмениваются пакетами (дейтаграммамми) с негарантированной доставкой.
Каждый сетевой интерфейс IP-сети имеет уникальный в этой сети адрес (IP-адрес). Упрощенно можно считать, что каждый компьютер в сети Интернет имеет собственный IP-адрес. При этом в рамках одного сетевого интерфейса может быть несколько сетевых портов. Для установления сетевого соединения приложение клиента должно выбрать свободный порт и установить соединение с серверным приложением, которое слушает (listen) порт с определенным номером на удаленном сетевом интерфейсе. Пара IP-адрес и порт характеризуют сокет (гнездо) - начальную (конечную) точку сетевой коммуникации. Для создания соединения TCP/IP необходимо два сокета: один на локальной машине, а другой - на удаленной. Таким образом, каждое сетевое соединение имеет IP-адрес и порт на локальной машине, а также IP-адрес и порт на удаленной машине.
Модуль socket обеспечивает возможность работать с сокетами из Python. Сокеты используют транспортный уровень согласно семиуровневой модели OSI (Open Systems Interconnection, взаимодействие открытых систем), то есть относятся к более низкому уровню, чем большинство описываемых в этом разделе протоколов.
Уровни модели OSI:
Физический
Поток битов, передаваемых по физической линии. Определяет параметры физической линии.
Канальный (Ethernet, PPP, ATM и т.п.)
Кодирует и декодирует данные в виде потока битов, справляясь с ошибками, возникающими на физическом уровне в пределах физически единой сети.
Сетевой (IP)
Маршрутизирует информационные пакеты от узла к узлу.
Транспортный (TCP, UDP и т.п.)
Обеспечивает прозрачную передачу данных между двумя точками соединения.
Сеансовый
Управляет сеансом соединения между участниками сети.
Начинает, координирует и завершает соединения.
Представления
Обеспечивает независимость данных от формы их представления путем преобразования форматов. На этом уровне может выполняться прозрачное (с точки зрения вышележащего уровня) шифрование и дешифрование данных.
Приложений (HTTP, FTP, SMTP, NNTP, POP3, IMAP и т.д.)
Поддерживает конкретные сетевые приложения. Протокол зависит от типа сервиса.
Каждый сокет относится к одному из коммуникационных доменов. Модуль socket поддерживает домены UNIX и Internet. Каждый домен подразумевает свое семейство протоколов и адресацию. Данное изложение будет затрагивать только домен Internet, а именно протоколы TCP/IP и UDP/IP, поэтому для указания коммуникационного домена при создании сокета будет указываться константа socket.AF_INET.
В качестве примера следует рассмотреть простейшую клиент-серверную пару. Сервер будет принимать строку и отвечать клиенту. Сетевое устройство иногда называют хостом (host), поэтому будет употребляться этот термин по отношению к компьютеру, на котором работает сетевое приложение.
Сервер:
import socket, string
def do_something(x): lst = map(None, x); lst.reverse(); return string.join(lst, "")
HOST = "" # localhost PORT = 33333 srv = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) srv.bind((HOST, PORT)) while 1: print "Слушаю порт 33333" srv.listen(1) sock, addr = srv.accept() while 1: pal = sock.recv(1024) if not pal: break print "Получено от %s:%s:" % addr, pal lap = do_something(pal) print "Отправлено %s:%s:" % addr, lap sock.send(lap) sock.close()
Клиент:
import socket
HOST = "" # удаленный компьютер (localhost) PORT = 33333 # порт на удаленном компьютере sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) sock.connect((HOST, PORT)) sock.send("ПАЛИНДРОМ") result = sock.recv(1024) sock.close() print "Получено:", result
Примечание: В примере использованы русские буквы: необходимо указывать кодировку. |
Сервер открывает сокет на локальной машине на порту 33333, и адресе 127.0.0.1. После этого он слушает (listen()) порт. Когда на порту появляются данные, принимается (accept()) входящее соединение. Метод accept() возвращает пару - Socket-объект и адрес удаленного компьютера, устанавливающего соединение (пара - IP-адрес, порт на удаленной машине). После этого можно применять методы recv() и send() для общения с клиентом. В recv() задается число байтов в очередной порции. От клиента может прийти и меньшее количество данных.
Код программы-клиента достаточно очевиден. Метод connect() устанавливает соединение с удаленным хостом (в приведенном примере он расположен на той же машине). Данные передаются методом send() и принимаются методом recv()- аналогично тому, что происходит на сервере.
Модуль socket имеет несколько вспомогательных функций. В частности, функции для работы с системой доменных имен (DNS):
>>> import socket >>> socket.gethostbyaddr('www.onego.ru') ('www.onego.ru', [], ['195.161.136.4']) >>> socket.gethostbyaddr('195.161.136.4') ('www.onego.ru', [], ['195.161.136.4']) >>> socket.gethostname() 'rnd.onego.ru'
В новых версиях Python появилась такая функция как socket.getservbyname(). Она позволяет преобразовывать наименования Интернет-сервисов в общепринятые номера портов:
>>> for srv in 'http', 'ftp', 'imap', 'pop3', 'smtp': ... print socket.getservbyname(srv, 'tcp'), srv ... 80 http 21 ftp 143 imap 110 pop3 25 smtp
Модуль также содержит большое количество констант для указания протоколов, типов сокетов, коммуникационных доменов и т.п. Другие функции модуля socket можно при необходимости изучить по документации.
