python—socket单工、半双工模式浅析

概述：通信数据交换方式分为几种模式：全双工、半双工和单工数据传输；

问题：什么是全双工、半双工和单工？

解释： 全双工（Full Duplex）是通讯传输的一个术语。

通信允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A→B且B→A）。指A→B的同时B→A，是瞬时同步的，四线制。

单工就是在只允许甲方向乙方传送信息，而乙方不能向甲方传送 。

半双工(Half Duplex)数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输。例如，在一个局域网上使用具有半双工传输的技术，一个工作站可以在线上发送数据，然后立即在线上接收数据，这些数据来自数据刚刚传输的方向。像全双工传输一样，半双工包含一个双向线路，两线制。

网络编程：对于python而言，同样支持udp和tcp协议完成全双工、半双工和单工的网络通信，本篇文章浅析python的udp协议实现单工、半双工，全双工后面文章分析；

python在网络编程方面提供了socket标准库用以开发实现单工、半双工的网络编程；

具体有以下几个关键方法：

socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) # 创建udp协议的套接字

socket.bind(loc_addres) # 绑定地址和端口，注意一个参数，元祖类型；

socket.sendto(b"发送内容byte类型",(send_ip,send_port)) # sendto方法两个参数，发送内容和发送目的机器ip地址和端口，机器ip和端口是元祖类型；

socket.recvfrom(1024) # 接受内容，一个参数单次接受字节数大小；

socket.close() # 关闭套接字

单工介绍如下：

先实现发送部分代码：

            
              import socket


def main():
    """实现简单的udp协议单工"""

    # 创建套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
    # 绑定程序端口，如不绑定运行后系统随机分配
    loc_addres = ("",5566)
    udp_socket.bind(loc_addres)
    while True:
        # 发送数据的ip和端口
        send_ip = input("请输入目的机器的ip:")
        send_port = int(input("请输入目的机器的端口:"))
        # 发送内容，不同机器有不同编码格式，在发送时候需要关注转码
        send_data = input("请输入你需要发送的内容：")
        if send_data == "exit":
            break
        else:
            udp_socket.sendto(send_data.encode("utf-8"),(send_ip,send_port))  # 发送目的内容和目的机器ip和端口，元祖类型
    #关闭套接字
    udp_socket.close()


if __name__ =="__main__":
    main()

            
          

接收部分代码如下：

            
              import socket


def main():
    """实现简单的udp协议单工调试工具"""

    # 创建套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
    # 绑定程序端口，如不绑定运行后系统随机分配
    loc_addres = ("",7788)
    udp_socket.bind(loc_addres)
    while True:
        # 接收其他机器发送的数据
        udp_data = udp_socket.recvfrom(1024)
        if str(udp_data[1]) == "exit":
            break
        else:
            # 打印接收到的内容
            print("%s,%s" %(str(udp_data[1]),udp_data[0].decode("gbk")))
    #关闭套接字
    udp_socket.close()


if __name__ =="__main__":
    main()

            
          

调试效果如下：

半双工模式如下：

发送部分实现代码：

            
              import socket



def send_msg(udp_socket):
    """发送数据部分"""
    # 发送数据的ip和端口
    send_ip = input("请输入目的机器的ip:")
    send_port = int(input("请输入目的机器的端口:"))
    # 发送内容，不同机器有不同编码格式，在发送时候需要关注转码
    send_data = input("请输入你需要发送的内容：")
    # 发送数据
    udp_socket.sendto(send_data.encode("utf-8"),(send_ip,send_port))  # 发送目的内容和目的机器ip和端口，元祖类型


def recv_msg(udp_socket):
    """接收数据部分"""
    udp_data = udp_socket.recvfrom(1024)  # 接收目的机器的发送内容
    print("%s,%s" %(str(udp_data[1]),udp_data[0].decode("gbk")))


def main():
    """实现简单的udp协议的聊天工具"""

    # 创建套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
    # 绑定程序端口，如不绑定运行后系统随机分配
    loc_addres = ("",7799)
    udp_socket.bind(loc_addres)
    while True:
        print("-------*****聊天工具v-0.1-----------")
        print("输入0发送数据")
        print("输入1接受数据")
        print("输入2退出")
        req = input("请输入你需要的功能：")
        if req == "0":
            send_msg(udp_socket)
        elif req == "1":
            recv_msg(udp_socket)
        elif req == "2":
            break
        else:
            print("输入有误请重新输入:")
    #关闭套接字
    udp_socket.close()


if __name__ =="__main__":
    main()
            
          

如果在本机调试修改绑定地址端口即可：

            
              # 绑定程序端口，如不绑定运行后系统随机分配
loc_addres = ("",5566)
udp_socket.bind(loc_addres)
            
          

调试结果如下：