Programación de Redes en Python: Sockets y Protocolos Avanzados

Python proporciona dos niveles de acceso a servicios de red. A bajo nivel, puedes acceder al soporte básico de sockets del sistema operativo subyacente, permitiendo implementar clientes y servidores para protocolos orientados a conexión y sin conexión.

Python también tiene bibliotecas para acceso de alto nivel a protocolos de aplicación específicos como FTP, HTTP, etc.

Este capítulo cubre el concepto más famoso en redes: Programación de Sockets.

¿Qué son los Sockets?

Los sockets son los extremos de un canal de comunicaciones bidireccional. Pueden comunicarse dentro de un proceso, entre procesos en la misma máquina, o entre procesos en diferentes continentes.

Los sockets pueden implementarse sobre diferentes tipos de canal: sockets de dominio Unix, TCP, UDP, etc. La biblioteca socket proporciona clases específicas para transportes comunes e una interfaz genérica para el resto.

Vocabulario de Sockets

Término	Descripción
Domain (Dominio)	Familia de protocolos usada como mecanismo de transporte. Constantes: AF_INET, PF_INET, PF_UNIX, PF_X25, etc.
Type (Tipo)	Tipo de comunicación: SOCK_STREAM (orientado a conexión, TCP) y SOCK_DGRAM (sin conexión, UDP).
Protocol (Protocolo)	Normalmente cero, identifica variante de protocolo dentro de dominio y tipo.
Hostname	Identificador de interfaz de red: nombre de host, dirección IP (IPv4/IPv6), "<broadcast>", cadena vacía (INADDR_ANY), o entero (dirección binaria).
Port (Puerto)	Cada servidor escucha en uno o más puertos. Número, cadena con número, o nombre de servicio.

El Módulo socket

Para crear un socket, usa socket.socket() del módulo socket:

s = socket.socket(socket_family, socket_type, protocol=0)

Parámetros:

• socket_family: AF_UNIX o AF_INET.
• socket_type: SOCK_STREAM o SOCK_DGRAM.
• protocol: Generalmente omitido (por defecto 0).

Una vez tienes el objeto socket, usa sus métodos para crear cliente o servidor.

Métodos de Socket Servidor

Método	Descripción
s.bind()	Vincula dirección (hostname, puerto) al socket.
s.listen()	Configura e inicia listener TCP.
s.accept()	Acepta pasivamente conexión TCP cliente (bloqueante hasta que llega conexión).

Métodos de Socket Cliente

Método	Descripción
s.connect()	Inicia activamente conexión TCP servidor.

Métodos Generales de Socket

Método	Descripción
s.recv()	Recibe mensaje TCP.
s.send()	Transmite mensaje TCP.
s.recvfrom()	Recibe mensaje UDP.
s.sendto()	Transmite mensaje UDP.
s.close()	Cierra el socket.
socket.gethostname()	Retorna el nombre del host.

Servidor Simple

Para escribir servidores de Internet, usa socket del módulo socket para crear objeto socket, luego configura el servidor.

#!/usr/bin/python
# server.py
import socket

s = socket.socket()           # Crear objeto socket
host = socket.gethostname()   # Obtener nombre máquina local
port = 12345                  # Reservar puerto para servicio
s.bind((host, port))          # Vincular al puerto
s.listen(5)                   # Esperar conexión cliente

while True:
    c, addr = s.accept()      # Establecer conexión con cliente
    print('Got connection from', addr)
    c.send('Thank you for connecting')
    c.close()                 # Cerrar conexión

Cliente Simple

Programa cliente simple que abre conexión a puerto 12345 y host dado.

#!/usr/bin/python
# client.py
import socket

s = socket.socket()           # Crear objeto socket
host = socket.gethostname()   # Obtener nombre máquina local
port = 12345                  # Puerto del servicio
s.connect((host, port))       # Conectar al servidor
print(s.recv(1024))           # Leer datos del socket
s.close()                     # Cerrar socket

Ejecutar

# Iniciar servidor en background
$ python server.py &

# Ejecutar cliente
$ python client.py

Resultado:

Got connection from ('127.0.0.1', 48437)
Thank you for connecting

Módulos de Internet en Python

Lista de módulos importantes para programación de red/Internet:

Protocolo	Función Común	Puerto	Módulo Python
HTTP	Páginas web	80	httplib, urllib, xmlrpclib
NNTP	Noticias Usenet	119	nntplib
FTP	Transferencia de archivos	20	ftplib, urllib
SMTP	Envío de email	25	smtplib
POP3	Recepción de email	110	poplib
IMAP4	Recepción de email	143	imaplib
Telnet	Líneas de comando	23	telnetlib
Gopher	Transferencia de documentos	70	gopherlib, urllib

Revisa las bibliotecas mencionadas para trabajar con FTP, SMTP, POP e IMAP.

Lecturas Adicionales

• Programación de Sockets Unix.
• Biblioteca y Módulos Socket de Python.