Python学习笔记30：网络编程基础

一、C/S和B/S架构

两个程序之间通讯的应用可以分为两种：

应用类：基于C/S架构开发的QQ、微信、网盘，需要安装桌面应用

web类：基于B/S架构开发的百度、知乎、博客园等可以通过浏览器直接使用的应用

C/S即：Client和Server，客户端和服务器

B/S即：Browser和Server,浏览器和服务器

优势：统一入口，不需要安装那么多APP，使用成本低

二、网络基础

计算机之间如何通信？

早期：联机

名词：网卡，网口

两台机器之间，插上网线就可以通信

网卡：

mac地址，全球唯一的，出厂即有

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）。发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址。后面嫌弃mac地址太麻烦，所以出现了IP地址用来定位每一个主机

IP地址和IP协议：

规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255。为什么是255，因为计算机只认识二进制，所以IP地址的十进制最后还是要转为二进制，计算机一个字节是8位，最大11111111=255
一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1，也叫4个点分十进制 - ipv4协议，还有ipv6，就是0.0.0.0.0.0 - 255.255.255.255.255.255
IP保留地址：a类网 10.0.0.0~10.255.255.255；b类网 172.16.0.0~172.31.255.255；c类网 192.168.0.0~192.168.255.255

arp协议

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。说到底就是通过IP地址确定mac地址

以太网：局域网和交换机

交换机：

电脑上的网线最终都连到交换机里面去了，多台机器通信问题

广播：主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要）

广域网与路由器

为了避免广播风暴，所以又出现了路由器，又叫网关，用来控制不同局域网通信。

局域网：

局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

那么怎么确定两个不同的电脑IP是否在同一个局域网呢？

子网掩码

所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？两者与子网掩码分别进行AND运算，

172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

 

172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.00000010
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。

tcp协议和udp协议

用于应用程序之间的通信。如果说ip地址和mac地址帮我们确定唯一的一台机器，那么我们怎么找到一台机器上的一个软件呢？

端口

我们知道，一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等，这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。

```
端口范围：0-65535 
```
```
8000-酷狗音乐  22-ssh  3306-mysql
```
```
ip:确定唯一的一台机器
```
```
端口：确定为一个一个程序
```

ip地址+端口号 : 在全网找到唯一的一台机器+唯一的应用

我们选择端口 : 8000之后，前面的一般是系统会用的到

同一时间只会有一个程序占用一个端口

TCP协议

当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后，TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。

重点：看图理解三次握手和四次挥手

UDP协议

当应用程序希望通过UDP与一个应用程序通信时，传输数据之前源端和终端不建立连接。当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。

TCP协议和UDP协议对比
TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。 
UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快

当需要和不同国家，不同地区通信时，就需要互联网协议了。

互联网协议与osi模型

每层运行常见物理设备

每层运行常见的协议

socket概念（又叫套接字）

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，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

所以转换到TCP协议和UDP协议关系见下图

套接字的使用（python模拟客户端和服务器进行通信）

基于TCP协议的socket

tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端

server端

import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR

sk = socket.socket()  # 理解成买手机
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 加在bind前，可以解决address already in use问题
sk.bind(('127.0.0.1',8889)) # 里面是元组，绑定手机卡，127.0.0.1默认是本机的ip,8000以后的端口号都可以
sk.listen()    # 监听，等着别人给打电话

conn,addr = sk.accept() # 接收到别人的电话，connection电话线，address对方电话号码
ret = conn.recv(1024)   # 听别人说话，一般默认为1024的倍数，指的的是接收的长度
print(ret)
conn.send(b'hi')  # 和别人说话，一般为bytes类型

ret = conn.recv(1024)
print(ret.decode('utf-8'))
conn.send(bytes('牛肉拉面',encoding='utf-8'))

conn.close()      # 挂电话
sk.close()        # 关机

Client端

import socket

sk = socket.socket()  # 买手机
sk.connect(('127.0.0.1',8889)) # 拨号打电话

sk.send(b'hello') # 说话
ret = sk.recv(1024)
print(ret)

sk.send(bytes('中午吃什么？',encoding='utf-8'))
ret = sk.recv(1024)
print(ret.decode('utf-8'))

sk.close()

实现更友好的交流版本

server端

import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR

sk = socket.socket()  # 买手机
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 加在bind前，可以解决address already in use问题
sk.bind(('127.0.0.1',8887)) # 里面是元组，绑定手机卡，127.0.0.1默认是本机的ip,8000以后的端口号都可以
sk.listen()    # 监听，等着别人给打电话
conn,addr = sk.accept() # 接收到别人的电话，connection电话线，address对方电话号码

while 1:
    ret = conn.recv(1024).decode('utf-8')
    if ret == 'bye':
        break
    print(ret)
    info = input('>>>')
    conn.send(bytes(info,encoding='utf-8'))
    # ret = conn.recv(1024)   # 听别人说话，一般默认为1024的倍数，指的的是接收的长度
    # print(ret)
    # conn.send(b'hi')  # 和别人说话，一般为bytes类型
    #
    # ret = conn.recv(1024)
    # print(ret.decode('utf-8'))
    # conn.send(bytes('牛肉拉面',encoding='utf-8'))

conn.close()      # 挂电话
sk.close()        # 关机

Client端

import socket

sk = socket.socket()  # 买手机
sk.connect(('127.0.0.1',8887)) # 拨号打电话

while 1:
    info = input('>>>')
    sk.send(bytes(info,encoding='utf-8'))
    ret = sk.recv(1024).decode('utf-8')
    print(ret)
    if ret == 'bye':
        sk.send(bytes('bye'))
        break
    # sk.send(b'hello') # 说话
    # ret = sk.recv(1024)
    # print(ret)
    #
    # sk.send(bytes('中午吃什么？',encoding='utf-8'))
    # ret = sk.recv(1024)
    # print(ret.decode('utf-8'))

sk.close()

更多精彩内容，参见：https://www.cnblogs.com/Eva-J/articles/8244551.html

posted @ 2019-07-12 21:12 zheng1076 阅读(298) 评论(0) 编辑收藏举报

刷新页面返回顶部

zheng1076

日记