网络通信-基本概念：网络、IP地址、端口、socket

网络通信

1 网络

1.1 网络定义

网络就是一种辅助双方或者多方能够连接在一起的工具
如果没有网络可想单机的世界是多么的孤单

1.2 使用网络的目的

就是为了联通多方然后进行通信用的，即把数据从一方传递给另外一方
如果没有网络，编写的程序都是单机的，即不能和其他电脑上的程序进行通信
为了让在不同的电脑上运行的软件，之间能够互相传递数据，就需要借助网络的功能

1.3 总结

使用网络能够把多方链接在一起，然后可以进行数据传递
所谓的网络编程就是，让在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信

2 IP地址

2.1 ip地址的作用

ip地址：用来在网络中标记一台电脑，比如192.168.1.1；在本地局域网上是唯一的。

2.2 ip地址的分类

每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址

2.2.1 A类IP地址

一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”
地址范围1.0.0.1-126.255.255.254
二进制表示为：

00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110

可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1677214个主机

2.2.2 B类IP地址

一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”
地址范围128.1.0.1-191.255.255.254
二进制表示为：

10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110

可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机

2.2.3 C类IP地址

一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”
范围192.0.1.1-223.255.255.254
二进制表示为:

11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110

C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机

2.2.4 D类地址用于多点广播

D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。
它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中
多点广播地址用来一次寻址一组计算机 s 地址范围

224.0.0.1-239.255.255.254

2.2.5 E类IP地址

以“1111”开始，为将来使用保留
E类地址保留，仅作实验和开发用

2.2.6 私有ip

在这么多网络IP中，国际规定有一部分IP地址是用于我们的局域网使用，也就
是属于私网IP，不在公网中使用的，它们的范围是：

10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255

注意:

IP地址127．0．0．1~127．255．255．255用于回路测试，
如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用http://127.0.0.1就可以测试本机中配置的Web服务器。

3 端口

3.1 什么是端口

端口就好一个房子的门，是出入这间房子的必经之路。
如果一个程序需要收发网络数据，那么就需要有这样的端口
在linux系统中，端口可以有65536（2的16次方）个之多！
对端口进行统一编号，这就是所说的端口号

3.2 端口号

端口是通过端口号（一个整数）来标记的，范围是从0到65535
注意：

端口数不一样的*nix系统不一样，还可以手动修改

3.3 端口的分配

端口号不是随意使用的，而是按照一定的规定进行分配。端口的分类标准有好几种，笔者在这里不做详细讲解，只介绍一下知名端口和动态端口

3.3.1 知名端口（Well Known Ports）

知名端口是 众所周知的端口号，范围从0到1023

80端口分配给HTTP服务
21端口分配给FTP服务

在这里为了方便理解，我们可以将端口号想象成手机号，一些常用的功能使用的号码是大家都知道的，好比电话号码110、10086、10010一样，他们在电话中的地位和知名端口在端口的地位是类似的
一般情况下，如果一个程序需要使用知名端口的需要有root权限

3.3.2 动态端口（Dynamic Ports）

动态端口的范围是从1024到65535

之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。

动态分配是指当一个系统程序或应用程序程序需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。
当这个程序关闭时，同时也就释放了所占用的端口号

3.3 怎样查看端口

用“netstat －an”查看端口状态
lsof -i [tcp/udp]:2425

4 socket（进程间通信的一种方式）

4.1 不同电脑上的进程间通信的实现

首要要唯一标识一个进程
在1台电脑上可以通过进程号（PID）来唯一标识一个进程，但是在网络中这行不通。
这就需要TCP/IP协议族，网络层的“ip地址” 可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口” 可以唯一标识主机中的应用进程（进程）。
这样利用ip地址，协议，端口就可以标识网络的进程了，网络中的进程就可以利用该方式与其它进程进行交互

注意：

进程：运行的程序以及运行时用到的资源这个整体称之为进程
进程间通信指：运行的程序之间的数据共享

4.2 socket简介

socket()函数：用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接口（通讯的基石是套接口，一个套接口是通讯的一端）的描述字及其所用的资源
socket(简称套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：
它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的，例如浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等

4.3 创建socket（以python为例）

Python 中使用socket 模块的函数 socket 就可以完成：

import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)

说明：

函数 socket.socket 创建一个 socket，该函数带有两个参数：

Address Family：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信）或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信）,实际工作中常用AF_INET

Type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）

（1）创建一个tcp socket（tcp套接字）

import socket

# 创建tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# ...这里是使用套接字的功能...

# 不用的时候，关闭套接字
s.close()

（2）创建一个udp socket（udp套接字）

import socket

# 创建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# ...这里是使用套接字的功能（省略）...

# 不用的时候，关闭套接字
s.close()