【0911 | Day 31】网络编程小结
目录
网络架构及其演变过程
单机架构
不需要联网（单机游戏、离线应用）
CS架构
客户端直接和服务端交互（QQ、网络游戏）
BS架构
- 客户端嫁接在浏览器上,浏览器和服务端交互（淘宝、京东）
- B/S架构本质也是C/S
互联网和互联网的组成
教材版
- 边缘部分: 服务端和客户端
- 核心部分: 路由器/基站
科普版
- 硬件: 网工的事情
- 软件: 一大堆协议
OSI七层协议
物理层
硬件，传输电信号
数据链路层
对电信号分组，每一个数据报，都由报头和数据部分
以太网头：head（固定18个字节）
-
发送地址(mac地址)（6个字节）
-
接收地址(mac地址)（6个字节）
-
数据类型（6个字节）
data
mac地址可以确定唯一的计算机
网络层
对电信号分组
head
以太网头:
发送地址(ip地址):
接收地址(ip地址):
data
互联网就是多个局域网,局域网通过路由器连接
ip地址+mac地址找到全世界独一无二的计算机
传输层
找到一个应用程序,每一个应用程序都会有一个独一无二的端口
ip地址+mac地址+端口找到全世界独一无二的计算机的唯一的应用程序
应用层
数据交互
Socket抽象层
应用程和传输层之间,你就是写了一个应用程序,服务端和客户端就是一个应用程序
TCP协议的三次握手和四次挥手
三次握手建立连接
- 客户端像服务端发出连接的带上SYN的请求给服务端
- 服务接收到后,返回一个带上SYN和ACK的请求给客户端
- 客户端进入连接状态,并且发送一个带上ACK的请求给服务端
- 服务端收到进入连接状态
四次挥手断开连接
- 客户端发出带有FIN的请求给服务端
- 服务端返回一个带有ACK的请求个客户端,说他已经知道了
然后服务端还有可能会有遗留的数据返回给客户端,会在这个时候发完
- 服务端发完之后才会发送一个带有FIN和ACK的请求给客户端
如果客户端没有接收到这条请求,就没有第四条请求给服务端,服务端会隔一段时间再发一次带有FIN和ACK的请求给客户端...如果在2MSL时间内,客户端一直没有响应,则强行关闭
- 客户端返回一个带有ACK请求给服务端,连接正常关闭
基于TCP协议的socket套接字编程
服务端
import socket
# 1. 符合TCP协议的手机
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # TCP
# 2. 绑定手机号 110
server.bind(('127.0.0.1', 8000)) # 127.0.0.1代表本地
# server.bind(('192.168.11.210',8000)) # 127.0.0.1代表本地
server.listen(5) # 半连接池
# 3. 等待客户端连接
print('start...')
# 链接循环
while True:
# 通信循环
conn, client_addr = server.accept()
while True:
try:
# 4. 收到消息receive
data = conn.recv(1024)
print(data)
# 5. 回消息
conn.send(data.upper())
except ConnectionAbortedError:
continue
except ConnectionResetError:
break
客户端
import socket
# 1. 创建符合TCp协议的手机
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 2. 拨号
client.connect(('127.0.0.1',8000))
while True:
msg = input('please enter your msg') # dir
# 3. 发送消息
client.send(msg.encode('utf8'))
# 4. 接收消息
data = client.recv(1024)
print(data)
模拟ssh远程执行命令
在客户端处模拟ssh发送指令,服务端通过subprocess执行该命令,然后返回命令的结果
服务端
import socket
import subprocess
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('192.168.11.210', 8000))
server.listen(5)
print('start...')
while True:
conn, client_addr = server.accept()
print(client_addr)
while True:
try:
cmd = conn.recv(1024) # dir
print(cmd)
# 帮你执行cmd命令,然后把执行结果保存到管道里
pipeline = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
stderr = pipeline.stderr.read()
stdout = pipeline.stdout.read()
conn.send(stderr)
conn.send(stdout)
except ConnectionResetError:
break
客户端
import socket
# 1. 创建符合TCp协议的手机
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 2. 拨号
client.connect(('192.168.11.210',8000))
while True:
msg = input('please enter your msg') # dir
# 3. 发送消息
client.send(msg.encode('utf8'))
# 4. 接收消息
data = client.recv(10)
print(data.decode('gbk'))
粘包问题
- 两个数据非常小,然后间隔时间又短
- 数据太大,一次取不完,下一次还会取这个大数据
解决粘包问题
- 在传数据之前,传一个数据的大小,数据的大小必须得定长
存在的问题：程序的运行速度远快于网络传输速度，所以在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗
- 利用struct模块，把要发送的数据长度转换成固定长度的字节
| 发送时 | 接收时 |
|---|---|
| 先发送struct转换好的数据长度4字节 | 先接受4个字节使用struct转换成数字来获取要接收的数据长度 |
| 再发送数据 | 再按照长度接收数据 |
基于UDP协议的socket套接字编程
- UDP无连接
服务端
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8000))
print('start...')
while True:
data, client_addr = server.recvfrom(1024)
print(client_addr)
print(data)
server.sendto(data.upper(), client_addr)
客户端
import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
while True:
msg = input('please enter your msg:')
client.sendto(msg.encode('utf8'), ('127.0.0.1', 8000))
data = client.recvfrom(1024)
print(data)
基于socketserver实现并发的socket套接字编程
- 让服务端同时和多个客户端进行连接,以前我们写的是一个警局有五部电话只有一个人,现在写的是五部电话五个人
服务端
# 同一时刻有多个人在接听
import socketserver
import subprocess
import struct
class MyHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
# 通信循环
def handle(self):
while True:
try:
cmd = self.request.recv(1024)
print(cmd)
pipeline = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
stdout = pipeline.stdout.read()
stderr = pipeline.stderr.read()
count_len = len(stdout) + len(stderr)
guding_bytes = struct.pack('i', count_len)
self.request.send(guding_bytes) # 4
self.request.send(stderr + stdout)
except ConnectionResetError:
break
# 使用socketserver的连接循环(并发),但是使用了自己的通信循环
# myhandler = MyHandler()
if __name__ == '__main__':
server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8000), MyHandler, bind_and_activate=True)
print('start...')
server.serve_forever()
