网络编程

网络编程预备知识

网络模型

OSI模型：7层

应用层、会话层、表示层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

TCP/IP模型：4层

应用层、传输层、网络层、数据链路层。

TCP/IP模型

应用层：网络应用程序

传输层：负责数据的传输,将数据封装成某种格式

　　TCP协议：传输控制协议（Transmission Control Protocol）

　　　　　　　基于连接的网络传输协议

　　　　　　稳定的可靠的无重复的网络传输协议

　　UDP协议：用户数据报协议（User Datagram Protocol）

　　　　　　　一种不可靠的网络传输协议

网络层(IP层)：数据的包装

数据链路层：MAC地址

TCP/UDP

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。

TCP协议

在使用TCP协议的进行数据传输的时候，客户端需要先和服务端建立连接。

连接的建立：三次/三路握手。

TCP的特点：基于连接的可靠的稳定的无重复的。

又要保证数据的完整性又要保证传输速度快，怎么解决？

使用UDP协议！

IP地址的分类

IPV4 IP地址分为5类

IP地址的组成：32bit组成（4Bytes）

IP地址的表达方式：点分十进制(192.168.1.100)

IP地址的构成：网路号 + 主机号

A类 0 网络号(7) 主机号(24) 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255

B类 10 网络号(14) 主机号(16) 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255

C类 110 网络号(21) 主机号(8) 192.0.0.0 ~ 223.255.255.255

D类 1110 网络号(28) 多播组号

E类

PORT/DNS/ARP

端口号 PORT：标识一个网络应用程序

　　　　　　　占16bit，2Bytes

　　　　　　　思考：端口号能够表示的最大的正整数：65535

DNS：DomainNameSystem 域名系统

　　　　　　　域名：用一串有一定规则/寓意的字符串来标识某一台服务器(具体的IP地址)。

ARP:Address Resolution Protocol 地址解析协议

　　　　　　　作用：客户端向某个IP地址所代表的服务器发起ARP请求，对应的服务器返回自己的MAC地址

　　　　　　　典型应用：ping命令

子网掩码

子网掩码：通过子网掩码的值和IP地址的值进行按位与运算，得到这个IP地址所对用的网络号。

举例：

　　-IP： 192.168.10.100

　　-Mask: 255.255.255.0

　　-网络号：192.168.10. 0

笔试题：假设A的IP地址为192.168.10.100, B的IP地址为192.168.11.100，请问用何办法能够使A和B进行网络通信？

将两台计算机的子网掩码设置为：255.255.0.0

TCP编程

Socket

什么是 Socket?

Socket又称"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。

import socket

构造一个socket

socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)

　　　　family: 协议簇 AF_INET：对于IPV4协议的TCP或者UDP

　　　　　　　　　　 AF_INET6：对于IPV6

　　　　type：协议类型 SOCK_STREAM表示使用TCP协议

　　　　　　　　　　 SOCK_DGRAM表示使用UDP协议

TCP服务端编程流程

1、构造一个socket对象

　 s = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

2、绑定服务器的IP地址以及端口号

　 s.bind(('192.168.31.251', 6666))

3、监听绑定的端口，允许同时等待连接的请求的最大数目为10

　 s.listen(10)

4、阻塞接收客户端的请求

　cli, addr = s.accept()

　cli: 成功连接服务器的客户端的socket对象

　addr：成功连接服务器的客户端的ip和port所组成tuple

5、阻塞接收客户端发送的数据

　data = cli.recv(1024)

　注意：data的数据类型不是str而是bytes

import socket
import threading

def data_hanle(*args):
    cli = args[0]
    addr = args[1]
    while True:
        try:
            # 阻塞接收客户端发送的数据，每次接收最多1024个字节
            data = cli.recv(1024)
            # print(data)、
            # 将bytes类型的数据转换为str
            tmp = str(data, encoding='utf8')
            print("{} send: {}".format(addr, tmp))
        except:
            return None

if __name__ == "__main__":
    #构造socket对象
    #使用tcp协议
    s = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

    #绑定IP地址及端口号
    host = socket.gethostname()
    s.bind((host, 8888))
    #s.bind(('192.168.31.251', 8889))
    #s.bind(('127.0.0.1', 8888))

    #监听
    s.listen(10)

    while True:
        cli, addr = s.accept()
        print("new connection: {}".format(addr))

        #创建一个线程来接收cli所发送的数据
        t = threading.Thread(target=data_hanle, args=(cli, addr))
        t.start()

TCP服务端编程注意事项：

1、当客户端自动退出以后，服务端recv到的数据长度为0

2、如果客户端被强制关闭，服务端会抛出“ConnectionResetError”异常

TCP客户端编程

1、构造一个socket对象

　　s = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

2、连接服务器

　　s.connect(('192.168.31.251', 8888))

3、发送数据

　　s.send(b'hello world')

import socket
import time

if __name__ == "__main__":
    #构造socket对象
    #使用tcp协议
    s = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
    while True:
        try:
            #连接服务器
            s.connect(('192.168.142.1', 8888))

            #s.send(b'hello world')
            data = "hello world"
            #将str转换为bytes类型
            tmp = bytes(data, encoding='utf8')
            while True:
                s.send(tmp)
                time.sleep(1)
            break
        except:
            continue

    while True:
        pass

Socket 对象(内建)方法

函数	描述
服务器端套接字
s.bind()	绑定地址（host,port）到套接字，在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()	开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()	被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect()	主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex()	connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共用途的套接字函数
s.recv()	接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()	发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall()	完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvfrom()	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()	发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close()	关闭套接字
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)	设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件

Python Internet 模块

以下列出了 Python 网络编程的一些重要模块：

协议	功能用处	端口号	Python 模块
HTTP	网页访问	80	httplib, urllib, xmlrpclib
NNTP	阅读和张贴新闻文章，俗称为"帖子"	119	nntplib
FTP	文件传输	20	ftplib, urllib
SMTP	发送邮件	25	smtplib
POP3	接收邮件	110	poplib
IMAP4	获取邮件	143	imaplib
Telnet	命令行	23	telnetlib
Gopher	信息查找	70	gopherlib, urllib

更多内容可以参阅官网的 Python Socket Library and Modules。

posted @ 2020-05-25 10:05 独剑飞行天下阅读(250) 评论(0) 收藏举报

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