浅谈python中的网络编程
初识CS构架,网络通信流程
1.CS架构 客户端服务端架构
服务端:提供服务的
客户端:享受服务的
2.BS架构:浏览器和服务端
3.网络通信流程:
集线器:将所有连接上它的电脑全部联通起来
交换机:升级版的集线器
网卡:接收处理电信号
Mac地址:网络设备的全球唯一标示,又称为物理地址
广播 单播
广播风暴
Ipv4地址:4个点分十进制 还有ipv6
作用:划分广播域
子网掩码:计算ip地址段,或者判断ip地址是否属于同一地址段
DHCP协议:自动获取ip地址
DNS:域名解析
Arp协议:通过ip地址获取mac,因为ip地址不固定,mac是全球唯一的
路由器:转发消息,管理内网
路由协议:计算路由转发的最优路径
端口:标示电脑上某个应用程序
Ip地址+端口 = 能够唯一锁定一台电脑和这个电脑上的某个应用程序
网关:把关用的,意思就说所有对外的请求都要经过网关
NAT技术:网络地址转换,内网ip地址转换为公网或者说外网的ip地址
模拟访问京东:
流程描述：
第一步：打开浏览器，想要请求访问京东，在地址栏输入了网址：www.jd.com。（www.jd.com是域名就是一个IP地址的名称，IP地址不好记，所有有了域名。）
第二步：先将请求信息发给了交换机，然后交给了路由器，路由发给DNS服务器，通过DNS协议去找我们要访问的京东的IP地址：
第三步：查到的京东服务器对应的IP地址之后，路由器通过路由协议找到一个路由转发的最优路径，将你的请求信息还送给这个IP地址的京东的路由器
第四步：京东的路由器发给了京东网站的服务器上
第五步：京东网站服务器按照来的时候的路径，在返回给你他自己的网站
第六步：当你打开浏览器的时候，你的电脑给你的浏览器这个运行起来的程序给了一个编号，叫做端口号，当你的电脑收到京东发送过来的消息的时候，你的电脑 通过端口号找到你的浏览器，你的浏览器拿到了京东的网站信息，然后将网站呈现在了自己的浏览器上
4.Socket:用于网络通信的模块,独立于语言
socket代码演示
socket服务端
1 import socket # 导入socket模块 2 3 server = socket.socket() # 创建一个socket对象 4 ip_port = ('192.168.12.60', 8013) # 给程序设置一个ip地址和端口号,买了个手机卡 5 server.bind(ip_port) # 绑定ip地址和端口,插卡 6 server.listen() # 监听ip地址和端口,简称开机 7 coon, addr = server.accept() # 等待建立连接, conn是连接通道,addr是客户端的地址,阻塞程序 8 print('等待客户端链接' + '.' * 20) 9 while 1: 10 try: 11 from_client_msg = coon.recv(1024) # 服务端通过conn连接通道来收发消息,通过recv方法,recv里面的参数是字节(B),1024的意思1024B=1KB 12 if len(from_client_msg) == 0: # 如果客户端不再传输数据,结束与该客户端的链接 13 print('对方已结束聊天') 14 break 15 print('德莱厄斯说:', from_client_msg.decode('utf-8')) # 打印客户端消息 16 to_client_msg = input('贾克斯说:') # 回复客户端 17 coon.send(to_client_msg.encode('utf-8')) # 回复消息:通过send方法,参数必须是字节类型的, 18 except ConnectionResetError: # 出现了客户端强制关闭链接情况,处理了报错 19 print('.' * 10 + '对方已下线' + '.' * 10) 20 break 21 coon.close() # 关闭链接 22 server.close() # 关闭server对象,关机
socket客户端:
1 import socket #导入socket 2 client = socket.socket() #创建一个socket对象 3 try: 4 server_ip_port = ('192.168.12.60',8013) #找到服务端的ip地址和端口 5 client.connect(server_ip_port) #连接服务端的应用程序,通过connect方法,参数是服务端的ip地址和端口,打电话 6 except ConnectionResetError: #如果未找到该IP地址,则直接退出 7 print('.'*10 + '该服务器未上线'+'.'*10) 8 exit() 9 while 1: 10 try: 11 to_server_msg = input('德莱厄斯说:') #发消息 12 if to_server_msg == 'exit': 13 break 14 client.send(to_server_msg.encode('utf-8')) #发消息,用的send方法,但是调用者是client的socket对象 15 from_server_msg = client.recv(1024) #通过recv方法,recv里面的参数是字节(B),1024的意思1024B=1KB 16 print('贾克斯说',from_server_msg.decode('utf-8')) #打印服务端消息 17 except ConnectionResetError: #如果服务端强行关闭,则退出 18 print('.' * 10 + '服务器宕机' + '.' * 10) 19 break 20 client.close() #关闭链接
网络通信协议(TCP,UDP区别)
1.TCP UDP的区别 重点(*****)
1.TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2.TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3.TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
4.UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
5.每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
6.TCP对系统资源要求较多首部开销20字节;UDP对系统资源要求较少首部开销小
7.TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
2.TCP建立链接的三次握手:
1.首先客户端发送信息给服务端要建立链接.
2.服务方接到消息后反馈.
3.客户端收到反馈后向服务端发送确认连接.
三次握手的官方解释：
- TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，时刻准备接受客户进程的连接请求，此时服务器就进入了LISTEN（监听）状态；
- TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB，然后向服务器发出连接请求报文，这是报文首部中的同部位SYN=1，同时选择一个初始序列号 seq=x ，此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。
- TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1，SYN=1，确认号是ack=x+1，同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y，此时，TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。
- TCP客户进程收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，ack=y+1，自己的序列号seq=x+1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。TCP规定，ACK报文段可以携带数据，但是如果不携带数据则不消耗序号。
- 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。
3.断开链接的四次挥手:
1.首先客户端给服务端发断开信息请求.
2.服务端收到请求后先反馈给客户端,让客户端等待处理未处理完的信息.
3.当服务端数据处理完毕后再发送信息给客户端表可以断开链接.
4.客户端收到后确认断开.
四次挥手的官方解释：
数据传输完毕后，双方都可释放连接。最开始的时候，客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态，然后客户端主动关闭，服务器被动关闭。服务端也可以主 动关闭，一个流程。
- 客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
- 服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
- 客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
- 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
- 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
- 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
4.TCP/IP五层(或TCP/IP四层或OSI七层协议)
TCP/IP五层协议自下到上有物理层,数据链路层,网络层,传输层,应用层
TCP/IP四层协议自下到上有网络接口层,网络层,传输层,应用层
OSI七层协议自下到上有物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层
下面这些协议简单知道一些常用的就行。（不是重点）
5.五层协议简介:
物理层:电信号,对应1(高电压)跟0(低电压)
数据链路层:以太网协议,单纯的0跟1没有意义,规定一组电信号来表示一个信息(加上了mac地址,源mac地址跟对方的mac地址),(最大1518个字节的head包含mac地址)
网络层(IP层):增加了IP协议,会增加上IP地址
传输层:存在TCP跟UDP两大协议,增加上端口号
应用层:初始化包装你最原始发送的信息(head,https协议)
socket在内的五层通讯流程
6.TCP与UDP下socket的区别:
1.TCP以字节流的形式传播(需要建立连接),UDP以包的形式传播(不需要建立连接)
TCP和UDP下socket差异对比图：
2.TCP传播的流程:
TCP服务端: TCP客户端:
创建套接字(socket) 创建套接字(socket)
绑定端口(bind)
侦听客户请求(listen)
接受客户链接(accept) 连接服务器(connect)
接收/发送(recv/send) 发送/接收(send/recv)
关闭套接字(closesocket) 关闭套接字(closesocket)
基于TCP的socket通讯流程图片：
3.UDP传播的流程:
UDP服务器(接收端): UDP客户端(发送端):
创建套接字(socket)
绑定端口(bind)
接收/发送(recvfrom/sendto) 发送/接收(sendto/recvfrom)
关闭套接字(closesocket) 关闭套接字(closesocket)
基于UDP的socket通讯流程:
7.UDP下的多人聊天:
UDP服务端:
1 import socket 2 3 udp_server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) #datagram 4 5 ip_port = ('127.0.0.1',8002) 6 7 udp_server.bind(ip_port) 8 9 while 1: 10 11 from_client_msg, client_addr = udp_server.recvfrom(1024) 12 13 print(from_client_msg.decode('utf-8'), client_addr) 14 15 to_client_msg = input('服务端说:') 16 udp_server.sendto(to_client_msg.encode('utf-8'), client_addr) 17 18 udp_server.close()
UDP客户端:
1 import socket 2 udp_client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) 3 ip_port = ('127.0.0.1',8002) 4 5 while 1: 6 to_server_msg = input('客户端说') 7 udp_client.sendto(to_server_msg.encode('utf-8'), ip_port) 8 9 from_server_msg, server_addr = udp_client.recvfrom(1024) 10 print(from_server_msg.decode('utf-8'), server_addr) 11 12 udp_client.close()
好了,这一期的内容就这么多,如有问题的地方还请沟通,以供修正讨论.
