Python Socket 编程核心知识点与实战指南

江屿

发布时间：2026-10-15 | 6人浏览过

原创

本文详细介绍 Python 中 Socket 套接字的编程知识。内容涵盖 Socket 模块导入、常见协议端口对照、服务器与客户端常用函数解析，以及基于 TCP/IP 的全双工聊天工具完整代码示例。通过具体案例展示如何建立连接、绑定端口、收发数据及处理异常，帮助开发者掌握网络通信基础。

前言：

Socket（套接字）是网络通信的基石，主要用于实现进程间的数据交换。它通过 IP 地址、协议类型和端口号来唯一标识一个网络进程。端口号的有效范围是 0 到 65535，通常用户级应用分配的端口号大于 1024。常见的网络协议包括 TCP、IP 和 UDP，本文将深入解析 Socket 在这些协议下的具体应用。

一、导入 Socket 模块

进行套接字操作需引入系统自带的 socket 模块，该模块功能完善且易于使用。

import socket

二、Socket 基本用法

1. 建立一个简单的 Socket 连接

#创建Tcp/Ip套接字
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #流式Socket
#创建Udp/Ip套接字
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #数据报式Socket
socket.AF_UNIX  #只能够用于单一的Unix系统进程间通信
socket.AF_INET6  #只能够用于IPv6通信
socket.SOCK_RAW  #原始套接字，可以处理ICMP、ARP等网络报文，其它的不行
socket.SOCK_SEQPACKET  #可靠的连续数据包服务

2. 协议对应端口

下表列出了常见应用程序及其对应的端口号和传输协议： | 应用程序 | 端口 | 协议 | |---|---|---| | FTP | 21, 20 | TCP | | TFTP | 69 | UDP | | TELNET | 23 | TCP | | SMTP | 25 | TCP | | DNS | 53 | UDP | | HTTP | 80 | TCP | | SSH | 22 | TCP | | MYSQL | 3306 | TCP | | POP3 | 110 | TCP | | MONGO | 27017 | TCP |

3. Socket 函数

#创建Socket连接，比Connect更高级，可以自动解析不是数字的host地址,兼容IPv4和 IPv6
socket.create_connection(address=('localhost',4320),timeout=4,source_address=('localhost',4320))  #前后两个端口号一定要是一致，不然会报错


#构建一对已连接的套接字对象,新创建的套接字都是不可继承的
socket.socketpair(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM,proto=0)


#从文件描述符获取到socket连接对象
socket.fromfd(fd=ab.fileno(),family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM,proto=0)


#套接字对象的类型
socket.SocketType


#返回套接字的5元组列表地址 ，支持IPV4/IPV6解析
socket.getaddrinfo(host='localhost',port=3453,family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM,proto=socket.IPPROTO_TCP,flags=0)
output:
[(<AddressFamily.AF_INET: 2>, <SocketKind.SOCK_STREAM: 1>, 6, '', ('127.0.0.1', 3453))]


#获取主机名
socket.gethostname()
socket.getfqdn()
socket.getfqdn(socket.gethostname())


#将主机名转化为IP地址
socket.gethostbyname('www.baidu.com') #不支持IPV6解析
socket.gethostbyname_ex('www.baidu.com') #返回三元组,(主机名,相同地址的其它可用主机名的列表,IPv4 地址列表)


#网络ip地址
socket.gethostbyname(socket.getfqdn(socket.gethostname()))


#将ip地址转化为主机名，返回三元组(主机名,相同地址的其它可用主机名的列表,IPv4地址列表),支持IPV4/IPV6
socket.gethostbyaddr('192.168.1.4')


#解析主机名或者IP地址
socket.getnameinfo(('192.168.1.4',5434),0)


#判断是否支持IPV6
socket.has_ipv6


#返回服务所使用的端口号
socket.getservbyname('https','tcp') #第一个参数为服务协议：Https,Http;第二个为传输协议:Tcp Udp


#返回端口所对应的服务
socket.getservbyport(443,'tcp')


#设置主机名(仅限于Unix)
socket.sethostname(name)


#返回网卡信息的列表(仅限于Unix)
socket.if_nameindex()


#32位字节存储Ip地址(序列化)
socket.inet_aton('127.0.0.1')


#将32位字节转化为Ip地址(反序列化)
socket.inet_ntoa(b'\x7f\x00\x00\x01')

4. 套接字函数

1). 服务器端函数

s.bind((host,port)) #将地址绑定到套接字,以(host,port)的元祖形式
s.listen(num)  #建立最多num个连接，最好别太大
s.accept()     #等待并接受客户端的连接，返回新的套接字对象和(host,port)元祖

2). 客户端函数

s.connect((host,port)) #建立与服务器的连接,以(host,port)的元祖形式
s.connect_ex((host,port)) #和上面的功能差不多，只是出错了不抛异常，只是返回出错码

3). 通用函数

s.recv(size,flag)       #接收最多size个大小的数据，flag可以忽略，返回值为数据是字符串形式
s.send(str,flag)        #发送str数据,返回值是要发送的字节数量，可能数据未全部发送
s.sendall(str,flag)     #发送全部str数据，成功返回None，失败则抛出异常
s.recv(size,flag)       #接受最多size个数据，并以字符串形式返回
s.recvfrom(str,flag)    #与recv相同，但是返回值是(接收数据的字符串,发送数据的套接字地址)的元祖形式
s.sendto(str,flag,address) #连接到当前套接字的远程地址。返回值是发送的字节数,主要用于UDP
s.getpeername()     #返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（host,port）
s.getsockname()     #返回套接字自己的地址。通常是一个元组(host,port)
s.setsockopt(level,optname,value) # 设置给定套接字选项的值。
#假如端口被socket使用过，并且利用socket.close()来关闭连接，但此时端口还没有释放，要经过TIME_WAIT的过程之后才能使用；为了实现端口的马上复用，可以选择setsocket()函数来达到目的。
#level：选项定义的层次。支持SOL_SOCKET、IPPROTO_TCP、IPPROTO_IP和IPPROTO_IPV6。
#optname：需设置的选项。SO_REUSEADDR SO_REUSEPORT
#value：设置选项的值。
s.getsockopt(level,optname,buflen) #返回套接字选项的值。buflen:缓存长度
s.settimeout(time)  #设置socket连接超时时间,单位为秒，超时一般在刚创建套接字时设置
s.gettimeout()      #返回当前超时的时间，单位是秒，如果没有设置超时，则返回None。
s.close()           #关闭套接字
s.fileno()          #套接字的文件描述符
s.shutdown(how)     # 关闭连接一边或两边
s.setblocking(bool) #是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。
s.makefile()        #创建一个与该套接字相关联的文件

5. 一个简单的客户端与服务端交互

Server.py

import socket 
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)             # 创建socket对象
s.bind(('127.0.0.1',4323))                                      # 绑定地址
s.listen(5)                                                     # 建立5个监听
while True:
    conn,addr= s.accept()                                       # 等待客户端连接
    print('欢迎{}'.format(addr))                              #打印访问的用户信息
    while True:
        data=conn.recv(1024) 
        dt=data.decode('utf-8')                                 #接收一个1024字节的数据 
        print('收到：',dt)
        aa=input('服务器发出：') 
        if aa=='quit':
            conn.close()                                        #关闭来自客户端的连接
            s.close()                                           #关闭服务器端连接
        else:
            conn.send(aa.encode('utf-8'))                       #发送数据

Client.py

import socket   
import sys
c=socket.socket()                                           # 创建socket对象
c.connect(('127.0.0.1',4323))                                #建立连接
while True:
    ab=input('客户端发出：')
    if ab=='quit':
        c.close()                                               #关闭客户端连接
        sys.exit(0)
    else:
        c.send(ab.encode('utf-8'))                               #发送数据
        data=c.recv(1024)                                        #接收一个1024字节的数据
        print('收到：',data.decode('utf-8'))                    #输出接收的信息