TCP-Chatroom in Python

Einführung

In diesem Blog werden wir einen voll funktionsfähigen TCP-Chatroom mit Python implementieren. Wir werden einen Server haben, der den Raum hostet, und mehrere Clients, die sich damit verbinden und miteinander kommunizieren.

Über TCP und Client-Server-Architektur

Transmission Control Protocol ist ein verbindungsorientiertes Protokoll für die Kommunikation, das beim Austausch von Nachrichten zwischen verschiedenen Geräten über ein Netzwerk hilft.

Für die Implementierung unseres Chatrooms verwenden wir die Client-Server-Architektur. Das bedeutet, dass wir mehrere Clients (die Benutzer) und einen zentralen Server haben, der alles hostet und die Daten für diese Clients bereitstellt.

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Einrichten des Servers (server.py)

1. Zum Einrichten unseres Basisservers müssen wir zwei Bibliotheken importieren, nämlich Socket und Threading. Die Socket-Bibliothek wird zum Herstellen und Einrichten der Netzwerkverbindung(en) verwendet und die Threading-Bibliothek ist für die gleichzeitige Ausführung verschiedener Aufgaben erforderlich.

import socket
import threading

2. Die nächste Aufgabe besteht darin, unsere Serverdaten zu definieren und unseren Socket zu initialisieren. Wir benötigen eine IP-Adresse für den Host und eine freie Portnummer für unseren Server. In diesem Blog verwenden wir die Adresse 127.0.0.1, also unseren localhost und den Port 5500.

Die Portnummer ist irrelevant, Sie müssen jedoch sicherstellen, dass der von Ihnen verwendete Port frei und nicht reserviert ist. Wenn Sie diesen Chatroom auf einem tatsächlichen Server oder einer virtuellen Maschine betreiben, geben Sie die IP-Adresse des Chatroom-Servers als Host-IP-Adresse der virtuellen Maschine oder des Servers an.

Weitere Informationen finden Sie in dieser Liste der reservierten Portnummern.

# Server Data
host = '127.0.0.1'
port = 5500

3. Wenn wir unseren Socket definieren, müssen wir zwei Parameter übergeben. Diese definieren den Typ des Sockets, den wir verwenden möchten. Der erste (AF_INET) zeigt an, dass wir einen Internet-Socket anstelle eines Unix-Sockets verwenden. Der zweite Parameter steht für das Protokoll, das wir verwenden möchten. SOCK_STREAM zeigt an, dass wir TCP verwenden.

Nachdem wir den Socket definiert haben, binden oder verbinden wir ihn mit unserem Host und dem angegebenen Port, indem wir ein Tupel übergeben, das beide Werte enthält. Anschließend versetzen wir unseren Server in den Abhörmodus, sodass er darauf wartet, dass Clients eine Verbindung herstellen und Nachrichten senden.

# Start the Server
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind((host, port))
server.listen()

4.Wir erstellen außerdem zwei leere Listen, in denen wir später die verbundenen Clients und deren Spitznamen speichern.

import socket
import threading

5. Jetzt definieren wir alle Funktionen, die uns beim Versenden von Nachrichten helfen werden. Es wird eine Nachricht an jeden Client gesendet, der verbunden ist und daher in der Clientliste vorhanden ist.

# Server Data
host = '127.0.0.1'
port = 5500

6. Jetzt erstellen wir eine handle()-Funktion. Diese Funktion ist für die Bearbeitung von Nachrichten der Clients verantwortlich. Diese Funktion wird in einer While-Schleife ausgeführt. Die Funktion akzeptiert einen Client als Parameter und verarbeitet ihn in einer Endlosschleife, bis ein Fehler auftritt oder der Client selbst die Verbindung trennt.

# Start the Server
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind((host, port))
server.listen()

7. Jetzt müssen wir die Nachricht vom Client empfangen und an alle verbundenen Clients senden. Wenn also ein Client eine Nachricht sendet, kann jeder andere diese Nachricht über die Funktion „broadcast()“ sehen. Wenn nun aus irgendeinem Grund ein Fehler bei der Verbindung zu diesem Client auftritt, entfernen wir ihn und seinen Spitznamen, schließen die Verbindung und geben bekannt, dass dieser Client den Chat verlassen hat.

# Lists For Clients and Their Nicknames
clients = []
nicknames = []

Wenn wir bereit sind, unseren Server zu betreiben, führen wir diese Empfangsfunktion aus. Sobald ein Client mit dem Server verbunden ist, sendet er ihm die Zeichenfolge „NAME“, die dem Client mitteilt, dass sein Spitzname angefordert wird. Danach wartet es auf eine Antwort, fügt den Client mit dem entsprechenden Spitznamen zu den Listen hinzu und startet einen Thread für die handle()-Funktion für diesen bestimmten Client.

8.Jetzt können wir einfach diese Funktion ausführen und unser Server ist fertig.

# Sending Messages To All Connected Clients
def broadcast(message):
    for client in clients:
        client.send(message)

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Einrichten des Clients (client.py)

Jetzt werden wir unseren Client implementieren. Dazu müssen wir erneut dieselben Bibliotheken importieren.

# Handling Clients
def handle(client):
    while True:
        try:
            # Broadcasting Messages
            message = client.recv(1024)
            broadcast(message)
        except:
            # Removing And Closing Clients
            index = clients.index(client)
            clients.remove(client)
            client.close()
            nickname = nicknames[index]
            broadcast('{} left!'.format(nickname).encode('ascii'))
            nicknames.remove(nickname)
            break

1. Die ersten Schritte des Clients bestehen darin, einen Spitznamen zu wählen und sich mit unserem Server zu verbinden. Wir müssen die genaue Adresse und den Port kennen, auf dem unser Server läuft. Anstatt die Daten zu binden und abzuhören, verbinden wir uns als Client mit einem vorhandenen Server.

# Receiving `Function
def receive():
    while True:
        # Accept Connection
        client, address = server.accept()
        print("Connected with {}".format(str(address)))

        # Request And Store Nickname
        client.send('NAME'.encode('ascii'))
        nickname = client.recv(1024).decode('ascii')
        nicknames.append(nickname)
        clients.append(client)

        # Print And Broadcast Nickname
        print("Nickname is {}".format(nickname))
        broadcast("{} joined!".format(nickname).encode('ascii'))
        client.send('Connected to server!'.encode('ascii'))

        # Start Handling Thread For Client
        thread = threading.Thread(target=handle, args=(client,))
        thread.start()

2. Nun muss ein Client über zwei Threads verfügen, die gleichzeitig ausgeführt werden. Der erste empfängt ständig Daten vom Server und der zweite sendet unsere eigenen Nachrichten an den Server.

receive()

Auch hier haben wir eine endlose While-Schleife. Es versucht ständig, Nachrichten zu empfangen und auf dem Bildschirm auszudrucken. Wenn die Nachricht jedoch „NAME“ lautet, wird sie nicht gedruckt, sondern ihr Spitzname wird an den Server gesendet.

Die Schreibfunktion ist recht kurz. Außerdem läuft es in einer Endlosschleife, die immer auf eine Eingabe des Benutzers wartet. Sobald es welche erhält, kombiniert es diese mit dem Spitznamen und sendet sie an den Server.

3. Das Letzte, was wir tun müssen, ist, zwei Threads zu starten, die diese beiden Funktionen ausführen.

import socket
import threading

Und jetzt sind wir fertig. Wir verfügen über einen voll funktionsfähigen Server und funktionierende Clients, die sich mit ihm verbinden und miteinander kommunizieren können.

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Betreiben des Chatrooms

Lass uns einen Testlauf machen. Denken Sie daran, dass wir immer zuerst den Server starten müssen, da die Clients sonst keine Verbindung zu einem nicht vorhandenen Host herstellen können.

*Serverprotokoll: *

# Server Data
host = '127.0.0.1'
port = 5500

*Client One-Protokoll: *

# Start the Server
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind((host, port))
server.listen()

*Client-Zwei-Protokoll: *

# Lists For Clients and Their Nicknames
clients = []
nicknames = []

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Und wir haben erfolgreich einen Chatroom basierend auf dem Transmission Control Protocol in Python erstellt! ? ?

Den vollständigen Code finden Sie hier:https://github.com/rajatuiwebdev/tcp-chatroom-in-python
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