19-网络编程
网络编程
内容
- ip地址
- 端口
- udp
- socket
- Udp绑定信息
- Tcp
- Tcp客户端，服务器
1.IP地址
1.1 ip地址的作用
ip地址：用来在网络中标记一台电脑，比如192.168.1.1；在本地局域网上是唯一的。3. ip地址的分类（了解）
1.2. ip地址的分类（了解）
每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址
1.3 A类IP地址
一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”，地址范围1.0.0.1-126.255.255.254
二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1677214个主机
1.4 B类IP地址
一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围128.1.0.1-191.255.255.254
二进制表示为：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机
1.5 C类IP地址
一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”范围192.0.1.1-223.255.255.254
二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机
1.6 D类地址用于多点广播
D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。
它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中
多点广播地址用来一次寻址一组计算机 s 地址范围224.0.0.1-239.255.255.254
1.7 E类IP地址
以“1111”开始，为将来使用保留
E类地址保留，仅作实验和开发用
1.8 私有ip
在这么多网络IP中，国际规定有一部分IP地址是用于我们的局域网使用，也就是属于私网IP，不在公网中使用的，它们的范围是：
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255
1.9 注意
IP地址127．0．0．1~127．255．255．255用于回路测试，
如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用http://127.0.0.1就可以测试本机中配置的Web服务器。
2.端口
2.1 什么是端口
端口就好一个房子的门，是出入这间房子的必经之路。
如果一个程序需要收发网络数据，那么就需要有这样的端口在linux系统中，端口可以有65536（2的16次方）个之多！既然有这么多，操作系统为了统一管理，所以进行了编号，这就是端口号
2.2 端口号
端口是通过端口号来标记的，端口号只有整数，范围是从0到65535
注意：端口数不一样的*nix系统不一样，还可以手动修改
2.3 端口是怎样分配的
端口号不是随意使用的，而是按照一定的规定进行分配。
端口的分类标准有好几种，我们这里不做详细讲解，只介绍一下知名端口和动态端口
2.4 知名端口（Well Known Ports）
知名端口是众所周知的端口号，范围从0到1023
80端口分配给HTTP服务
21端口分配给FTP服务
2.5 动态端口（Dynamic Ports）
动态端口的范围是从1024到65535
之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。
动态分配是指当一个系统程序或应用程序程序需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。
当这个程序关闭时，同时也就释放了所占用的端口号
2.6 怎样查看端口 ？
- 用“netstat －an”查看端口状态
- lsof -i [tcp/udp]:2425
2.7 小总结
端口有什么用呢 ？ 我们知道，一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如HTTP（万维网服务）、FTP（文件传输）、SMTP（电子邮件）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。 需要注意的是，端口并不是一一对应的。比如你的电脑作为客户机访问一台WWW服务器时，WWW服务器使用“80”端口与你的电脑通信，但你的电脑则可能使用“3457”这样的端口。
3. socket
3.1. 不同电脑上的进程之间如何
通信首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！
在1台电脑上可以通过进程号（PID）来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。
其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用进程（进程）。
这样利用ip地址，协议，端口就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互
注意：
- 所谓进程指的是：运行的程序以及运行时用到的资源这个整体称之为进程（在讲解多任务编程时进行详细讲解）
- 所谓进程间通信指的是：运行的程序之间的数据共享
3.2. 什么是socket
socket(简称 套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等
3. 创建socket
在 Python 中 使用socket 模块的函数 socket 就可以完成：
import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)
说明：
函数 socket.socket 创建一个 socket，该函数带有两个参数：
- Address Family：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信） 或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信）,实际工作中常用AF_INET
- Type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）
创建一个tcp socket（tcp套接字）
import socket
# 创建tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# ...这里是使用套接字的功能（省略）...
# 不用的时候，关闭套接字
s.close()
创建一个udp socket（udp套接字）import socket
# 创建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# ...这里是使用套接字的功能（省略）...
# 不用的时候，关闭套接字
s.close()
说明
- 套接字使用流程 与 文件的使用流程很类似
- 创建套接字
- 使用套接字收/发数据
- 关闭套接字
4. TCP
4.1 TCP介绍T
CP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。
TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。
4.2 TCP特点
-
面向连接
通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。
双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。
完成数据交换后，双方必须断开此连接，以释放系统资源。
这种连接是一对一的，因此TCP不适用于广播的应用程序，基于广播的应用程序请使用UDP协议。 -
可靠传输
1）TCP采用发送应答机制
TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功
2）超时重传
发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段。
TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。
3）错误校验TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。
- 流量控制和阻塞管理
流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。TCP与UDP的不同点
4.3 TCP与UDP的不同点
面向连接（确认有创建三方交握，连接已创建才作传输。）
有序数据传输重发丢失的数据包舍弃重复的数据包无差错的数据传输阻塞/流量控制
TCP通信模型
udp通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的链接，才能发送数据，类似于生活中，“打电话”"
tcp客户端
tcp客户端，并不是像之前一个段子：一个顾客去饭馆吃饭，这个顾客要点菜，就问服务员咱们饭店有客户端么，然后这个服务员非常客气的说道：先生 我们饭店不用客户端，我们直接送到您的餐桌上
如果，不学习网络的知识是不是 说不定也会发生那样的笑话 ，哈哈
所谓的服务器端：就是提供服务的一方，而客户端，就是需要被服务的一方
tcp客户端构建流程
tcp的客户端要比服务器端简单很多，如果说服务器端是需要自己买手机、查手机卡、设置铃声、等待别人打电话流程的话，那么客户端就只需要找一个电话亭，拿起电话拨打即可，流程要少很多
示例代码：
from socket import *
# 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 目的信息
server_ip = input("请输入服务器ip:")
server_port = int(input("请输入服务器port:"))
# 链接服务器
tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))
# 提示用户输入数据
send_data = input("请输入要发送的数据：")
tcp_client_socket.send(send_data.encode("gbk"))
# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节
recvData = tcp_client_socket.recv(1024)
print('接收到的数据为:', recvData.decode('gbk'))
# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()
运行流程：
<1>tcp客户端
请输入服务器ip:10.10.0.47
请输入服务器port:8080
请输入要发送的数据：你好啊
接收到的数据为: 我很好，你呢
tcp服务器
生活中的电话机如果想让别人能更够打通咱们的电话获取相应服务的话，需要做以下几件事情：
- 买个手机
- 插上手机卡
- 设计手机为正常接听状态（即能够响铃）
- 静静的等着别人拨打
tcp服务器
如同上面的电话机过程一样，在程序中，如果想要完成一个tcp服务器的功能，需要的流程如下：
- socket创建一个套接字
- bind绑定ip和port
- listen使套接字变为可以被动链接
- accept等待客户端的链接
- recv/send接收发送数据
一个很简单的tcp服务器如下：
from socket import *
# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 本地信息
address = ('', 7788)
# 绑定
tcp_server_socket.bind(address)
# 使用socket创建的套接字默认的属性是主动的，使用listen将其变为被动的，这样就可以接收别人的链接了
tcp_server_socket.listen(128)
# 如果有新的客户端来链接服务器，那么就产生一个新的套接字专门为这个客户端服务
# client_socket用来为这个客户端服务
# tcp_server_socket就可以省下来专门等待其他新客户端的链接
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024) # 接收1024个字节
print('接收到的数据为:', recv_data.decode('gbk'))
# 发送一些数据到客户端
client_socket.send("thank you !".encode('gbk'))
# 关闭为这个客户端服务的套接字，只要关闭了，就意味着为不能再为这个客户端服务了，如果还需要服务，只能再次重新连接
client_socket.close()
运行流程：
<1>tcp服务器
接收到的数据为: 你在么？
tcp注意点
- tcp服务器一般情况下都需要绑定，否则客户端找不到这个服务器
- tcp客户端一般不绑定，因为是主动链接服务器，所以只要确定好服务器的ip、port等信息就好，本地客户端可以随机
- tcp服务器中通过listen可以将socket创建出来的主动套接字变为被动的，这是做tcp服务器时必须要做的
- 当客户端需要链接服务器时，就需要使用connect进行链接，udp是不需要链接的而是直接发送，但是tcp必须先链接，只有链接成功才能通信
- 当一个tcp客户端连接服务器时，服务器端会有1个新的套接字，这个套接字用来标记这个客户端，单独为这个客户端服务
- listen后的套接字是被动套接字，用来接收新的客户端的链接请求的，而accept返回的新套接字是标记这个新客户端的关闭listen后的套接字意味着被动套接字关闭了，会导致新的客户端不能够链接服务器，但是之前已经链接成功的客户端正常通信。
- 关闭accept返回的套接字意味着这个客户端已经服务完毕
- 当客户端的套接字调用close后，服务器端会recv解堵塞，并且返回的长度为0，因此服务器可以通过返回数据的长度来区别客户端是否已经下线
TCP3次握手,4次挥手
tcp长连接和短连接
TCP在真正的读写操作之前，server与client之间必须建立一个连接，当读写操作完成后，双方不再需要这个连接时它们可以释放这个连接，连接的建立通过三次握手，释放则需要四次握手，所以说每个连接的建立都是需要资源消耗和时间消耗的。
浙公网安备 33010602011771号