网络编程

OSI模型：

物理层：发送电信号
数据链路层：定义电信号的分组方式，以太网协议，mac地址
网络层：区分子网，IP地址
传输层：TCP协议，UDP协议

物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，
    高电压对应数字1，低电压对应数字0
    
数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式
    单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思
    早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet

    ethernet规定：
        一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
        每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
        head包含：(固定18个字节)
            发送者／源地址，6个字节
            接收者／目标地址，6个字节
            数据类型，6个字节
        data包含：(最短46字节，最长1500字节)
            数据包的具体内容
        head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送

    mac地址：
    head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，
        发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址
    mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，
        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）
    
    有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了
        （一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址）
    ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼

    
网络层：
    由来：有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，
        问题是世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，
        那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，
    功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址
        IP协议：网络地址由32位2进制表示
                一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1
        子网掩码：表示子网络特征的一个参数
            作用：某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

传输层：
    通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序呢？
        答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号
    功能：建立端口到端口的通信，端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口
    TCP协议：需要建立链接，一次请求必然有一次响应，安全性高，
        缺点：效率低
    UDP协议：不可靠传输，效率高




    

 

socket：

　　Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部。

实例：

import socket

phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
phone.bind(('127.0.0.1', 8083))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
phone.listen(5)

print('starting...')
while True:  # 链接循环
    conn, client_addr = phone.accept()
    print(client_addr)

    while True:  # 通信循环
        try:
            data = conn.recv(1024)
            if not data:
                break  # 适用于linux操作系统
            print('客户端的数据', data)

            conn.send(data.upper())
        except ConnectionResetError:  # 适用于windows操作系统
            break
    conn.close()

phone.close()

import socket

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

phone.connect(('127.0.0.1', 8083))

while True:
    msg = input('>>: ').strip()  # msg=''
    if not msg: 
        continue
    phone.send(msg.encode('utf-8'))  # phone.send(b'')
    # print('has send')
    data = phone.recv(1024)
    # print('has recv')
    print(data.decode('utf-8'))

phone.close()

 

粘包现象：

　　服务端每次接收的最大字节数是有限制，但是如果客户端一次发送的数据量过大，服务端可能一次接收不完，那么客户端下次再发送数据的时候，就会跟服务端上一次没接收完的数据粘在一起。

解决：

　　方式1、告诉服务端每次发送的具体数据量，服务端采用循环的方式接收。

import json,struct
#假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt

#为避免粘包,必须自定制报头
header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值

#为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes
head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输

#为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节
head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度

#客户端开始发送
conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes
conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式
conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式

#服务端开始接收
head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式
x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度

head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式
header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头

#最后根据报头的内容提取真实的数据,比如
real_data_len=s.recv(header['file_size'])
s.recv(real_data_len)

　　方式2、服务端采用循环的方式接收，直到某次接收到的数据为空时，向客服端反馈信息。