Einstieg in die Socketprogrammierung

Rechenserver

Die Nachricht vom Client an den Server besteht aus:

Teil	Typ	Beschreibung
ID	Unsigned Int (4 Bytes)	Einzigartige Aufgaben-ID
Operation	UTF-8 kodiert (z. B. “SUM”)	“SUM”, “PRO”, “MIN”, “MAX”
N	Unsigned Char (1 Byte)	Anzahl der folgenden Zahlen
z1...zN	Signed Ints (4 Bytes je Zahl)	Die eigentlichen Zahlen
Der Server antwortet mit:

Teil	Typ	Beschreibung
ID	Unsigned Int (4 Bytes)	Die gleiche Aufgaben-ID
Ergebnis	Signed Int (4 Bytes)	Das Ergebnis der Berechnung

Format	Meaning	Bytes	Python Type
!I	Unsigned int (big-endian)	4	For ID
!i	Signed int (big-endian)	4	For each number
!B	Unsigned char (big-endian)	1	For N (number of values)
!Ii	Combination: Unsigned int + int	8	For server response: (ID, result)

TCP Client

import socket, struct
 
server_ip = '127.0.0.1'
server_port = 50000
operation = 'SUM'
zahlen = [1, 2, 3, 4, 5]
 
# Nachricht bauen
id = 1235
n = len(zahlen)
msg = struct.pack('!I', id) + operation.encode('utf-8') + struct.pack('!B', n)
for z in zahlen:
    msg += struct.pack('!i', z)
 
# TCP verbindung
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((server_ip, server_port))
sock.send(msg)
 
# Antwort empfangen
antwort = sock.recv(8)
antwort_id, ergebnis = struct.unpack('!Ii', antwort)
print(f"Antwort von Server: ID={antwort_id}, Ergebnis={ergebnis}")

TCP Server

import socket, struct
 
def berechne(op, zahlen):
    if op == 'SUM':
        return sum(zahlen)
    elif op == 'PRO':
        result = 1
        for z in zahlen:
            result *= z
        return result
    elif op == 'MIN':
        return min(zahlen)
    elif op == 'MAX':
        return max(zahlen)
 
server_ip = '127.0.0.1'
server_port = 50000
 
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind((server_ip, server_port))
sock.listen(1)
conn, addr = sock.accept()
data = conn.recv(1024)
 
id = struct.unpack('!I', data[:4])[0] # ID
op = data[4:7].decode('utf-8')  # SUM, PRO, ...
n = struct.unpack('!B', data[7:8])[0] # Anzahl der Zahlen
zahlen = [struct.unpack('!i', data[8 + i*4:12 + i*4])[0] for i in range(n)] # Zahlen in Format <z1><z2><z3>...
 
result = berechne(op, zahlen)
antwort = struct.pack('!Ii', id, result)
conn.send(antwort)

Für jedes gesendete Paket bestimmen, welcher Befehl in welchem Skript (Client/Server) dafür verantwortlich ist, dass das Paket gesendet wird

Pakettyp	Befehl im Code	Datei
Client → Server (Daten senden)	sock.send(msg)	echo_client_tcp.py
Server → Client (Antwort senden)	conn.send(antwort)	dein Rechenserver
TCP-Handshake (SYN/SYN-ACK/ACK)	sock.connect(...) beim Client + accept() beim Server	beide

für jeden blockierenden Befehl (connect, accept, recv) bestimmen, die Ankunft welches Pakets dafür verantwortlich ist, dass die Ausführung des Befehls vervollständigt wird

Befehl	Beschreibung	Welches Paket löst “Fortsetzung” aus?
sock.connect() im Client	Baut Verbindung zum Server auf	Wird durch SYN-ACK vom Server beantwortet
accept() im Server	Wartet auf eingehende Verbindung	Wird durch SYN vom Client ausgelöst
recv() im Server	Wartet auf Nachricht vom Client	Wird durch Datenpaket vom Client ausgelöst
recv() im Client	Wartet auf Antwort vom Server	Wird durch Datenpaket vom Server ausgelöst