面试题：Python网络编程中TCP协议数据传输的实现

Question

请用Python代码实现一个简单的基于TCP协议的客户端和服务器端的数据传输，要求服务器端能够接收客户端发送的字符串，并将其反转后返回给客户端。请简要说明代码中各个部分的作用。

Answer 1

服务器端代码

import socket


def reverse_string(data):
    return data[::-1]


server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))
server_socket.listen(1)
print('服务器正在监听...')

while True:
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print(f'与 {client_address} 建立连接')
    data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')
    reversed_data = reverse_string(data)
    client_socket.send(reversed_data.encode('utf-8'))
    client_socket.close()

代码解释

1. 导入socket模块：import socket，用于进行网络编程，实现TCP协议。
2. 定义字符串反转函数：reverse_string函数，使用切片操作[::-1]将传入的字符串反转。
3. 创建服务器套接字：server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)，使用AF_INET指定使用IPv4地址，SOCK_STREAM指定使用TCP协议。
4. 绑定地址和端口：server_socket.bind(('127.0.0.1', 12345))，将服务器套接字绑定到本地回环地址127.0.0.1和端口12345。
5. 监听连接：server_socket.listen(1)，开始监听客户端连接，参数1表示最多允许1个未接受的连接在队列中。
6. 接受客户端连接并处理数据：
   • client_socket, client_address = server_socket.accept()，接受客户端连接，返回新的客户端套接字和客户端地址。
   • data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')，接收客户端发送的数据，1024表示接收缓冲区大小，然后使用decode('utf-8')将字节数据解码为字符串。
   • reversed_data = reverse_string(data)，调用reverse_string函数将接收到的字符串反转。
   • client_socket.send(reversed_data.encode('utf-8'))，将反转后的字符串编码为字节数据并发送回客户端。
   • client_socket.close()，关闭客户端套接字。

客户端代码

import socket


client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345))
message = "Hello, Server!"
client_socket.send(message.encode('utf-8'))
data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')
print(f'从服务器接收到: {data}')
client_socket.close()

代码解释

1. 导入socket模块：import socket，用于网络编程。
2. 创建客户端套接字：client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)，同样使用IPv4和TCP协议。
3. 连接服务器：client_socket.connect(('127.0.0.1', 12345))，连接到服务器的地址和端口。
4. 发送数据并接收响应：
   • message = "Hello, Server!"，定义要发送给服务器的字符串。
   • client_socket.send(message.encode('utf-8'))，将字符串编码为字节数据并发送给服务器。
   • data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')，接收服务器返回的数据，解码为字符串。
   • print(f'从服务器接收到: {data}')，打印接收到的数据。
5. 关闭客户端套接字：client_socket.close()，关闭客户端套接字。