Python学习笔记--网络通信--理论基础

1.是不是越底层越牛逼？

  • 不是
  • 只要创造价值都厉害。

 

2.学习套接字编程是为了？

  • 为了开发一个C/S或B/S架构的软件
    • C/S架构是指
      • 客户端，服务端，都自己写。
      • 要写两个。
    • B/S架构是指
      • 服务端，自己写。
      • 只需要写一个，服务端。
      • 那么客户端呢？借用浏览器，来展示。

3.互联网是？

  • 互联网 = 物理连接介质 + 通信协议
    • 物理连接介质：
      • 网线，路由器，交换机等。
    • 通信协议：
      • 就是标准。

4.osi是指？

  • Open Systems Interconnection 开放网络互联

5.osi 7层是指？

  • 基于OSI模型的网络体系结构中的七个层次。

 

6.第一层：物理层？

  • 硬件是：光纤，电缆等
  • 通信方式：电信号（01高低电平）

  •  

     

7.第二层：数据链路层？

  • 硬件：网卡（提供mac），以太网路由交换机（基于以太网通信），交换机（集线器）
  • 通信协议：以太网协议。
  • 通信方式：广播 （靠吼）
    • 本层的意义：规定了电信号01代表什么含义。
    • 统一的标准是：以太网协议。

 

  • 以太网协议的规定是？

    • 一组电信号叫帧，
    • 一帧 = head+data
    • head （18字节）= 发送者地址（6位字节）+ 接受者地址（6位字节）+ 数据类型（6位字节）
    • data = 最短（46字节） or 最长（1500字节）
    • 所以，一帧数据最短是64字节，最长是1518字节。超过最大字节就分片发送。

    •  

       　　　　　　

  • 发送者地址？接受者地址？

    • 统一用mac来表示。
    • Media Access Control Address 直译是，媒体访问控制地址。

  • mac地址是？

    • 每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址。
    • 通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）
    • 图示：

  • 图示：

    •  

       

8.第三层：网络层

  • 硬件：路由器。
  • 通信方式：IP协议。

 

  • 为什么要有网络层？

    • 1.以太网，是广播的形式传播。
      • 如果全世界连在一起，都通过以太网传播，是一种灾难。
      • 2.以太网，是基于以太网交换机，而一个以太网交换机插口有上限。
      • 一般就有20多个，30来个插口。很难将全世界的所有插口连在一起。

      •  

    • 所以引入网络层，
      • 引入一套新的方式解决以太网解决不了的问题。

 

  • 网络层解决的是？

    • 引入一套新的方式来解决上一层数据链路层无法解决的问题。
    • 具体来讲是：
      • 网络层，把每个以太网，作为一个局域网（子网）。
      • 这些子网的通信方式是基于IP协议。

  •  IP协议是什么？

    • IP协议是现在分为第4代和第6代。
    • 分别叫IPv4和IPv6
    • 常见的是

    •  

       

  • IP协议由什么组成？

    • IPv4 = ip地址 + 子网掩码

 

  • IP怎么判定ip_A(192.168.10.2)和ip_B(192.168.10.8)是否属于同一个子网？

    • 通过ipA的地址 + A的子网掩码  = 进行AND运算 ---》得到 一个值x (192.168.10.0)
    • 再通过ipB的地址 + B的子网掩码 = 进行AND运算 -- 》得到 一个值y (192.168.10.0)
    • x = y 他们的结果都是192.168.10.0 所以他们是属于同一个子网。

 

  • IP的数据包在哪里？ 

    • 直接放在以太网的data里面。

  •  提问：MAC+ip 能帮我们定位全世界独一无二的计算机？

    • 　对的。

  •  

     

 

 9.第四层：传输层

  • 硬件：四层交换器（能拆4层的设备）
  • 通信方式：TCP/UDP协议（基于端口工作）

 

  • 为什么要有传输层？

    • 上一层，网络层解决了，所有计算器通信的问题。
    • 但计算机，有那么多软件，比如有，QQ，wps，钉钉，Steam等等软件。
    • 我QQ的服务端想给小华的电脑上的QQ的客户端传输数据。
    • 确实已经可以通过第三层网络层找到小华的电脑，小华的电脑运行了很多软件，如何确定哪个是QQ呢？
    • 这就用到了传输层。

  • 传输层如何区分软件的？

    • 利用端口。

  • 端口号的范围是？

    • 0 - 65535

  • 端口怎么划分的？

    • 0-1024的端口，为系统默认分配的。
    • 1024以后的端口，为用户设置的。
    • 最大为65535

  •  提问：mac+ip+端口，能帮我们定位为全世界独一无二的计算机的软件？

    • 对的。

  •  ARP是什么？

    • Address Resolution Protocol 地址解释协议。

  •  ARP用来干什么用？

    • 帮助我们把IP转换为MAC地址。
    • 也就说拿到IP = 拿到MAC

  • 提问：原本没有ARP我们想定位，用MAC+IP+port?

    • 是的。

  • 提问：现在有了ARP我们想定位，只需要用IP+port？

    • 对的。

 10.第五层：应用层？

  • 硬件：无。
  • 通信方式：http协议，ftp协议，mail协议，自定义协议（C/S架构）

10.5 总结osi五层？

  • 第一层，物理层：电信号。
  • 第二层，数据链路层：以太网。（局域网）
  • 第三层，网络层：IP协议。（全世界互联）
  • 第四层，传输层：TCP/UDP协议。（基于端口，确定唯一电脑软件）
  • 第五层，应用层：自定义协议。（常见HTTP，ftp，mail...)

  •  

     

     

      

     

11.什么是套接字？

  • 当我们写一个应用程序的时候，考虑到他的网络传输。
  • 那么就要学习相关的（第四层：传输层；第三层：网络层；第二层：数据链路层；第一层：物理层）
  • 这样的话，学习成本很大，并且这四层也是相对固定的东西。
  • 所以，有人就跳出来，说，我开发一个东西，叫套接字程序，大家都用我的套接字，就不用过于深入的研究下面这四层了。
  • 于是，套接字就出现了。

  •  

     

 12.TCP协议的是？

  • TCP需要建立通路才能通信。
  • TCP如何建立通路的呢？
    • 第一步：建立C到S的通道。

    •  

      第二步：建立S到C的通路

    • 第三步：优化一下。

 

13.TCP三次握手是怎么回事？

  • TCP需要建立连接才能通信。
  • 需要建立两个通道，一个是C到S，一个是S到C。
  • 建立一个通道，需要一来一回。建立两个通道，是需要两个来回。
  • 一个来回，是2段路。两个来回，是4段路。
  • 为了简化走的路数，有人说，能不能把中间第2段路，和第3段路，合并到一起？
  • 大家说，很有道理。于是，合并到一起了。
  • 现在就变成了3段路。也就是3次握手。

 14.TCP的四次挥手是什么？

  • 此时C-S通路，S-C通路，两条通路都已经建立好。想要断开连接了
  • 第一步，C向S请求，断开连接。首先断开C-S的通道。
  • 第二步：此时不能立马断开S-C的通道，因为这个通道可能还有数据在传输。
  • 第三步：S端发现，数据已经传输结束。所以发送结束信息到C端。
  • 图示：

 

  • 我看挥手断开连接，走了4端路，可以像建立连接那样，把中间第2端路，第3端路，合并到一起吗？

    •  不可以。
    • 因为这两个通路，都是有数据在进行传输的。
    • 所以，考虑到保证数据的传输的完整性，不合并到一起。

 

15.（扩展）建立连接的过程，怎么知道发过来的数据，是建立连接的过程？

  • 通过标志位。
  • syn标志，发送建立请求的标志位信息。
  • ack标志，标志着，确认接收的信息。

  •  

    他们是如何确定信息不被篡改的呢？

  • 用暗号，对方收到我的暗号后，在暗号后+1再返回来。

  • 这里暗号用seq来表示，暗号内容是：一些字符串。

  •  返回的时候，我们可以把这个暗号的信息，跟ack结合起来。

    • 比如 发送seq = "abcd"
    • 返回来的信息就是 ack = 1 + "abcd"
    • 也可以写成 seq = x ； ack = 1+x

 

 16.TCP断开连接呢？

  • 跟15同理。
  • 发送标志，不叫syn，叫fin
  • 如图：

 

 

17.TCP的状态是？

  • 状态有 Listen | syn_rcvd | ESTABLISHED (已经建立)
  • 示例：

    •  

       

  • netstat -an

     

  •  

     

 

 

18.ARP实现原理？

  • APR是帮助我们把IP解析为MAC地址。那么它是如何实现的呢？
  • A已知自己的mac和ip，已知B主机的ip，不知道B主机的mac？如何找到B的mac呢？
    • 首先，A主机有一个自己的ARP列表。这个表存放的是最近跟A主机通信过的，IP地址和MAC地址的映射关系表。
    • A主机会通过先在自己的ARP列表里面找，找到了，结束。没找到，就广播一下（类似学校里的广播找人）
    • 广播的时候，会默认B的mac为FFF(多个F)，以保证数据头格式正确。
    • 如果在局域网内找到，就结束。也就是广播后，有人响应了。响应者会返回它现在所在的位置。结束。
    • 如果局域网内没找到。就会通过网关，再去寻找。找到了，就结束。没找到也结束，就是没找到B。
      • 举例：就是清华大学，找小明，学校内没找到小明。就会联系高校联盟（网关），让联盟（网关）来找。

 

  • 示例图：

    •  

       

  • ARP参考资料1：https://zhuanlan.zhihu.com/p/59066874
  • ARP参考资料2：https://juejin.cn/post/6969755974261276685

 

 

 19.TCP和UDP区别是什么？

  •  

 

  • 参考资料：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html
  • https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html
posted @ 2023-02-15 14:48  o蹲蹲o  阅读(63)  评论(0)  编辑  收藏  举报