Сетевое программирование на Python

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВ

Разработчику Архитектору

См. также: Работа с файлами, сетью и внешними API · Асинхронность и многопоточность · раздел «Сети»

Зачем учить сокеты, если есть requests и FastAPI

В повседневной работе Python-разработчик чаще пишет requests.get(...) или поднимает API на FastAPI — см. главу про файлы, сеть и API.

Под капотом и requests, и браузер, и Uvicorn используют сокеты — интерфейс ОС для обмена байтами по сети.

Понимание сокетов помогает:

• разбираться в «connection refused», timeout, «broken pipe»;
• писать свои протоколы (чат, игра, IoT);
• читать сетевую документацию без ощущения «магии библиотеки».

Модуль socket — в стандартной библиотеке Python.

---

Слои — от приложения до провода

Ваш код (HTTP, JSON, свой протокол)
        ↓
HTTP / WebSocket / TLS
        ↓
TCP или UDP
        ↓
IP (127.0.0.1, 192.168…)
        ↓
Сетевой интерфейс

HTTP — правила текста поверх TCP. Сокет — уровень ниже: «отправь эти байты на порт».

---

Словарь

Термин	Простыми словами
IP-адрес	«Номер» машины в сети, например 127.0.0.1 (localhost)
Порт	Номер службы на машине: 80/443 — веб, учебник — 50007
TCP	Надёжный поток байтов
UDP	Пакеты без гарантии доставки
Клиент	Вызывает connect
Сервер	bind + listen + accept
Сокет	Канал для send / recv

---

Модель клиент–сервер

Сокеты работают с байтами (b"текст"), не со строками. Кодировку (UTF-8) выбирает ваш код.

---

TCP — эхо-сервер — разбор построчно

import socket

HOST = "127.0.0.1"
PORT = 50007

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as server:
    server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    server.bind((HOST, PORT))
    server.listen(1)
    conn, addr = server.accept()
    with conn:
        print("Подключение:", addr)
        while True:
            data = conn.recv(1024)
            if not data:
                break
            conn.sendall(data)

Строка	Смысл
AF_INET	IPv4
SOCK_STREAM	TCP
SO_REUSEADDR	Быстрее перезапуск после остановки
bind / listen	Занять порт и ждать
accept()	Ждать клиента
recv(1024)	До 1024 байт за вызов
if not data	Клиент закрыл соединение
sendall	Отправить все байты

Клиент:

import socket

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as client:
    client.connect(("127.0.0.1", 50007))
    client.sendall(b"ping")
    print(client.recv(1024))

Длинные сообщения читают в цикле или по заголовку с длиной.

---

UDP

import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.sendto(b"hello", ("127.0.0.1", 50008))
data, addr = sock.recvfrom(1024)
sock.close()

sendto / recvfrom — без долгой сессии, как у TCP.

---

Несколько клиентов

Подход	Когда
Поток на соединение	Мало клиентов, простая логика
asyncio	Много I/O
Nginx + Uvicorn	Продакшен HTTP

import threading

def handle(conn):
    with conn:
        while True:
            chunk = conn.recv(4096)
            if not chunk:
                break
            conn.sendall(chunk)

---

asyncio

import asyncio

async def tcp_echo_client():
    reader, writer = await asyncio.open_connection("127.0.0.1", 50007)
    writer.write(b"async ping\n")
    await writer.drain()
    data = await reader.read(100)
    print(data.decode())
    writer.close()
    await writer.wait_closed()

asyncio.run(tcp_echo_client())

---

Связь с HTTP

HTTP-запрос — текст в TCP-потоке. requests открывает сокет, при HTTPS добавляет TLS.

Настройка	Уровень
timeout	Ожидание байтов на сокете
Keep-Alive	Один TCP на несколько запросов

В проектах HTTP отдают WSGI/ASGI — веб и API.

---

Ошибки и безопасность

Ситуация	Поведение
Порт занят	Address already in use
Сервер выключен	Connection refused
Разрыв	recv → b""
Таймаут	settimeout → TimeoutError

На байтах из сети не вызывайте eval / pickle от незнакомых клиентов. Лучше JSON + длина сообщения.

---

Когда что выбирать

Задача	Инструмент
REST, веб	requests, Flask, FastAPI, Django
Двусторонний канал	WebSocket
Мелкие пакеты, потеря допустима	UDP
Учебный разбор транспорта	socket, asyncio

---

Связанные материалы

• Работа с файлами, сетью и внешними API
• Асинхронность и многопоточность в Python
• FastAPI

---