كيفية استخدام مكتبة Socket لبرمجة الشبكات في Python

تمت الكتابة بواسطة: عبد الحكيم

تارخ آخر تحديث: 19 ديسمبر 2024

محتوى المقال

ما هي مكتبة Socket؟
أساسيات Socket
إنشاء Socket بسيط
بناء خادم (Server) باستخدام Socket
استخدام بروتوكول UDP
الختام

كيفية استخدام مكتبة Socket لبرمجة الشبكات في Python

تعتبر مكتبة Socket في Python واحدة من الأدوات الأساسية التي تمكن المبرمجين من تنفيذ بروتوكولات الشبكات وإنشاء التطبيقات الشبكية بكل سهولة. توفر هذه المكتبة واجهة منخفضة المستوى للتعامل مع الاتصالات عبر الشبكات باستخدام بروتوكولات مثل TCP و UDP. في هذا المقال، سنتناول كيفية استخدام مكتبة Socket في Python لبناء تطبيقات شبكية، بدءًا من الأساسيات إلى بناء تطبيق خادم (Server) وعميل (Client) بسيط.

ما هي مكتبة Socket؟

مكتبة Socket في Python هي مكتبة مدمجة تُستخدم للتعامل مع الاتصالات الشبكية. تُتيح هذه المكتبة للمطورين إنشاء نقاط اتصال (Sockets) لتمكين نقل البيانات بين أجهزة مختلفة عبر الشبكة. يمكن استخدام Socket مع بروتوكول TCP الموثوق أو بروتوكول UDP غير الموثوق، حسب احتياجات التطبيق.

أساسيات Socket

قبل الخوض في إنشاء خادم وعميل، دعونا نتعرف على بعض المفاهيم الأساسية في برمجة الشبكات باستخدام مكتبة Socket:

Socket: هو نقطة نهاية للاتصال. يمكن للخادم والعميل استخدام Sockets للتواصل مع بعضهما البعض.
IP Address: عنوان بروتوكول الإنترنت الذي يحدد موقع الجهاز على الشبكة.
Port: رقم منفذ يحدد تطبيقًا معينًا على الجهاز. يمكن للأجهزة استخدام منافذ متعددة لنقل البيانات.
TCP: بروتوكول تحكم النقل، يضمن نقل البيانات بترتيبها ودون فقدان.
UDP: بروتوكول بيانات المستخدم، يرسل البيانات دون ضمان وصولها أو ترتيبها.

إنشاء Socket بسيط

للبدء، دعونا نتعرف على كيفية إنشاء Socket بسيط في Python. أولاً، تحتاج إلى استيراد مكتبة socket، ثم يمكنك إنشاء Socket باستخدام دالة socket():


            import socket


            # إنشاء Socket

            my_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

            # AF_INET تعني أننا نستخدم بروتوكول IPv4، SOCK_STREAM تعني أننا نستخدم TCP

الاتصال بالخادم

لإنشاء اتصال مع خادم، يمكننا استخدام دالة connect() وتحديد عنوان IP ورقم المنفذ:


            # الاتصال بالخادم

            server_address = ('localhost', 8080)

            my_socket.connect(server_address)

في هذا المثال، نستخدم localhost كعنوان IP، مما يعني أن الخادم يعمل على نفس الجهاز. أما رقم المنفذ 8080 فهو المنفذ الذي يستخدمه الخادم للاستماع للاتصالات الواردة.

إرسال واستقبال البيانات

بمجرد إنشاء الاتصال، يمكنك إرسال البيانات إلى الخادم باستخدام sendall() واستقبال الرد باستخدام recv():


            # إرسال رسالة إلى الخادم

            message = "مرحبًا بالخادم!".encode()

            my_socket.sendall(message)


            # استقبال الرد من الخادم

            data = my_socket.recv(1024)

            print("تم الاستلام:", data.decode())

في هذا المثال، نرسل رسالة نصية إلى الخادم وننتظر الرد. يتم استخدام recv() لاستقبال البيانات من الخادم، وهنا نحدد حجم البيانات المستلمة بـ 1024 بايت.

بناء خادم (Server) باستخدام Socket

الآن بعد أن تعرفنا على كيفية إنشاء اتصال من جانب العميل، دعونا نلقي نظرة على كيفية بناء خادم بسيط باستخدام مكتبة Socket. الخادم يستمع للاتصالات الواردة ويعالجها وفقًا للطلبات.

إنشاء Socket الخادم

أول خطوة لبناء خادم هي إنشاء Socket والاستماع للاتصالات الواردة:


            import socket


            # إنشاء Socket الخادم

            server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

            server_socket.bind(('localhost', 8080))

            server_socket.listen(5)

            print("الخادم يستمع على المنفذ 8080...")

في هذا المثال، الخادم يستمع على عنوان localhost وعلى المنفذ 8080. يمكنه استقبال حتى 5 اتصالات متزامنة.

قبول ومعالجة الاتصالات

عندما يستقبل الخادم اتصالاً من عميل، يجب عليه قبول الاتصال ومعالجته:


            while True:

                # قبول الاتصال من عميل

                client_socket, client_address = server_socket.accept()

                print("تم الاتصال من", client_address)


                # استقبال البيانات من العميل

                data = client_socket.recv(1024)

                if data:

                    print("تم الاستلام:", data.decode())


                    # إرسال رد إلى العميل

                    client_socket.sendall("مرحبًا، تم الاتصال بنجاح!".encode())


                    # إغلاق الاتصال مع العميل

                    client_socket.close()

في هذا السيناريو، الخادم يبقى في حالة انتظار دائم للاتصالات الواردة. عندما يتصل عميل بالخادم، يقوم الخادم باستقبال البيانات، ثم يرسل ردًا بسيطًا، وبعد ذلك يغلق الاتصال.

استخدام بروتوكول UDP

بينما يتيح لك بروتوكول TCP الاتصال الموثوق، قد تكون هناك حالات تحتاج فيها إلى استخدام بروتوكول UDP الذي يكون أسرع ولكن بدون ضمانات للتسليم. إليك كيفية إعداد عميل وخادم باستخدام UDP:

خادم UDP

لبناء خادم UDP، نقوم بإنشاء Socket باستخدام SOCK_DGRAM:


            import socket


            # إنشاء Socket الخادم

            server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

            server_socket.bind(('localhost', 8080))

            print("الخادم يستمع على المنفذ 8080...")


            while True:

                # استقبال البيانات

                data, client_address = server_socket.recvfrom(1024)

                print("تم الاستلام من", client_address, ": ", data.decode())


                # إرسال رد

                server_socket.sendto("تم الاستلام بنجاح".encode(), client_address)

عميل UDP

لإرسال بيانات إلى خادم UDP، يمكنك استخدام دالة sendto() بدلاً من sendall():


            import socket


            # إنشاء Socket العميل

            client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)


            # إرسال البيانات إلى الخادم

            server_address = ('localhost', 8080)

            message = "مرحبًا بالخادم UDP!".encode()

            client_socket.sendto(message, server_address)


            # استقبال الرد من الخادم

            data, server = client_socket.recvfrom(1024)

            print("تم الاستلام من الخادم:", data.decode())

الختام

تعلمت في هذا المقال كيفية استخدام مكتبة Socket لبرمجة الشبكات في Python، بدءًا من الأساسيات مثل إنشاء Socket، مرورًا ببناء خادم وعميل باستخدام بروتوكول TCP، وصولاً إلى تطبيقات باستخدام بروتوكول UDP. هذه المعرفة تمكّنك من بناء تطبيقات شبكية معقدة وفعالة.