python网络编程总结

目录

• 网端总结
  • 网络基本知识
    • IP协议
      • ipv4协议
      • ipv6协议
    • mac地址
    • 局域网内部通信
    • 局域网之间通信
    • 网段
      • 内网ip地址
      • 公网ip地址
      • 本地回环地址
  • 网络开发架构
    • C/S架构
    • B/S架构
  • OSI七层/五层/四层协议
  • TCP/UDP
    • TCP
    • UDP
  • Socket模块
    • TCP通信
    • UDP通信
    • 开多个客户端的方法
    • 粘包现象
  • socketserver模块
    • 并发的TCP通信

网端总结

网络基本知识

IP协议

• IP协议一般指IP。IP是Internet Protocol（网际互连协议）的缩写，是TCP/IP体系中的网络层协议
• ip地址：可以识别到某一台具体的计算机，port(端口)：可以找到计算机中确定的服务应用(app等)
• 在window中查看本机的ip配置信息在cmd中输入ipconfig

ipv4协议

• ipv4协议是由32位2进制组成的四位点分十进制（如255.255.255.255)

ipv6协议

• ipv6协议是由128位2进制组成的八位冒分16进制，分为三种
  • 内嵌ipv4法：X:X:X:X:X:X:d.d.d.d
  • 冒分十六进制表示法：ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789
  • 0位压缩表示法：FF01:0:0:0:0:0:0:1101 → FF01::1101

mac地址

• 以太网地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一个用来确认网络设备位置的地址。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC位址。MAC地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的MAC地址
• MAC地址的长度为48位(6个字节)，通常表示为12个16进制数，如：00-16-EA-AE-3C-40就是一个MAC地址，其中前6位16进制数00-16-EA代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE(电气与电子工程师协会)分配，而后6位16进制数AE-3C-40代表该制造商所制造的某个网络产品(如网卡)的系列号
• 在命令提示符下输入命令“ipconfig /all”回车之后就会显示当前计算机的一些网络信息，其中“Physical Address”字样的这一项就是当前计算机中网卡的 MAC地址。当然，如果计算机中安装有多个网卡，则会有多个“Physical Address”字样

局域网内部通信

• 局域网内部通信主要通过交换机
• 交换机只能识别mac地址(一般内部有交换标签，将每台机器的IP地址对应机器的mac地址)，交换机具有单播，广播和组播的功能
• 其中设计的协议为arp协议：地址解析协议，能通过ip地址找到具体的mac地址

局域网之间通信

• 局域网之间通信主要通过路由器
• 路由器可以识别ip地址（里面有路由表，每个网关对应一个网段，一个网段就是一个局域网（子网））
• 其中设计的协议就是ip协议
• 子网掩码：32位2进制，255.255.255.0。用来判断两台机器是否在同一网段中
  • 通过与IP地址进行位与计算来判断

网段

内网ip地址

• 保留字段
• 192.168.0.0-192.168.255.255
• 172.16.0.0-172.31.255.255
• 10.0.0.0-10.255.255.255
• 小型企业或家庭网络可以选择192.168.0.0，大中型企业网络可以选择172.16.0.0或10.0.0.0地址段

公网ip地址

• 公网地址是指在因特网上直接可达的地址，如果你有一个公网地址，那就意味着你不但能访问别人，还能被人访问，一般需要申请购买

本地回环地址

• 127.0.0.1：过网卡不过交换机找自己，一般是做测试时使用

网络开发架构

C/S架构

• C/S(client/server 客户端与服务端)，这种架构需要下载相应的程序，如app等才能使用
• 特点：可离线使用/功能完善/安全性能高

B/S架构

• B/S(broswer/server 浏览器端与服务端)，这种架构不需要下载对应的应用，只需在浏览器中输入对应的网址即可
• 特点：无需下载/统一了用户端输入路径/安全性比C/S低

OSI七层/五层/四层协议

OSI五层协议

层数	层名	物理设备	协议
第一层	物理层	/	/
第二层	数据链路层	交换机，网卡	arp协议
第三层	网络层	三次交换机/路由器	ip协议
第四层	传输层	四层交换机/四层路由器	TCP/UDP协议
第五层	应用层	/	http协议

OSI七层协议

• 应用层/表示层/会话层/传输层/网络层/数据链路层/物理层

OSI四层协议

• 应用层传输层/网络层/网络接口层

TCP/UDP

TCP

• TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)可靠的，面向连接的协议
• 特点：占用连接/实时性强/可靠/传输效率低/全双工通信
• 应用：qq视频/下载高清电影/发邮件等
• 建立连接：三次握手
  • 第一次握手是客户端向服务端发送请求连接SYN信号
  • 第二次握手是服务端向客户端发送ACK应答信号+SYN请求连接信号
  • 第三次握手是客户端向服务端发送ACK应答信号，这时双方建立网络连接
• 断开连接：四次挥手
  • 第一次挥手是客户端向服务端发送FIN断开连接请求信号
  • 第二次挥手是服务端向客户端发送ACK应答信号，客户端向服务端的通信路断开连接
  • 服务端向客户端发送FIN断开连接请求信号
  • 第三次挥手是客户端向服务端发送ACK应答信号，服务端向客户端的通信路断开连接

UDP

• udp(User Datagram Protocol 用户数据报协议)，这是一种无需建立连接的协议
• 特点：不占用连接/不可靠
• 应用：发短信/在线播放视频/qq短信

Socket模块

TCP通信

#server端代码
import socket
s=socket.socket()
s.bind(('127.0.0.1',9000))
s.listen()
while 1:
    conn,addr=s.accept()
    while True:
        send_content=input('服务端输入内容:').strip()
        conn.send(send_content.encode('utf-8'))
        if send_content.upper()=='Q':
            break
        msg_from_c=conn.recv(1024).decode('utf-8')
        if msg_from_c.upper()=='Q':
            break
        print(msg_from_c)
    conn.close()
    
#client端代码
import socket
c=socket.socket()
c.connect(('127.0.0.1',9000))
whlie True:
    msg=c.recv(1024).decode('utf-8')
    if msg.upper()=='Q'：break
    print(msg)
    send_content=input('客户端输入内容：').strip()
    c.send(send_content.encode('utf-8'))
    f send_content.upper()=='Q':break
c.close()

UDP通信

#服务端代码
import socket
    s=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(('127.0.0.1',9000))

msg,addr=s.recvfrom(1024)
msg=msg.decode('utf-8')
print(msg)
send_content=input('服务端输入内容:').strip().encode('utf-8')
s.sendto(send_content,addr)

#客户端代码
import socket
c=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server=('127.0.0.1',9000)

while True:
    send_msg=input('客户端输入内容：').strip()
    if send_msg.upper()=='Q':break
    c.sendto(send_msg.encode('utf-8'),server)
    msg=c.recv(1024).decode('utf-8')
    if msg.upper()=='Q':break
    print(msg)
sk.close()

开多个客户端的方法

• pycharm中的设置：Run -> Edit Configurations -> Allow parallel run

粘包现象

• 粘包就是因为tcp协议中发送的信息之间没有边界，而且涉及一大堆算法，粘包主要发生在以下两处
  • 发送端：发送信息过短且发送间短
  • 接收端：接受不及时，信息堆在缓存区中
• 解决粘包问题的本质就是解决边界

#Server端代码
import socket
import json
import struct
s=socket.socket()
s.bind(('127.0.0.1',9000))
s.listen()

def my_send(conn,content):
    content=json.dumps(content)
    send_content=content.encode('utf-8')
    length=struct.pack('i',len(send_content))
    conn.send(length)
    conn.send(send_content)

def my_recv(conn):
    length=struct.unpack('i',conn.recv(4))[0]
    msg=conn.recv(length).decode('utf-8')
    msg=json.loads(msg)
    return msg

while 1:
    conn,addr=s.accept()
    while True:
        send_content=input('服务端输入内容>>>').strip()
        my_send(conn,send_content)
        if send_content.upper()=='Q':break
        msg=my_recv(conn)
        if msg.upper()=='Q':break
        print(msg)
    conn.close()

#Server端代码
import socket
import json
import struct
c=socket.socket()
c.connect(('127.0.0.1',9000))

def my_send(c,content):
    content=json.dumps(content)
    send_content=content.encode('utf-8')
    length=struct.pack('i',len(send_content))
    c.send(length)
    c.send(send_content)

def my_recv(c):
    length=struct.unpack('i',c.recv(4))[0]
    msg=c.recv(length).decode('utf-8')
    msg = json.loads(msg)
    return msg

while True:
    msg=my_recv(c)
    if msg.upper() == 'Q': break
    print(msg)
    content=input('客户端输入内容>>>').strip()
    my_send(c,content)
    if content.upper() == 'Q': break
c.close()

socketserver模块

并发的TCP通信

#server端代码
import socketserver
import json
import struct

def my_send(conn, content):
    content = json.dumps(content)
    send_content = content.encode('utf-8')
    length = struct.pack('i', len(send_content))
    conn.send(length)
    conn.send(send_content)

def my_recv(conn):
    length = struct.unpack('i', conn.recv(4))[0]
    msg = conn.recv(length).decode('utf-8')
    msg = json.loads(msg)
    return msg

class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        conn=self.request
        while True:
            send_content = input('服务端输入内容:')
            my_send(conn, send_content)
            if send_content.upper() == 'Q': break
            msg = my_recv(conn)
            if msg.upper() == 'Q': break
            print(msg)
        conn.close()
server=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',9000),Myserver)
server.serve_forever()

#客户端代码
import socket
import json
import struct
c=socket.socket()
c.connect(('127.0.0.1',9000))

def my_send(c,content):
    content=json.dumps(content)
    send_content=content.encode('utf-8')
    length=struct.pack('i',len(send_content))
    c.send(length)
    c.send(send_content)

def my_recv(c):
    length=struct.unpack('i',c.recv(4))[0]
    msg=c.recv(length).decode('utf-8')
    msg = json.loads(msg)
    return msg

while True:
    msg=my_recv(c)
    if msg.upper() == 'Q': break
    print(msg)
    content=input('客户端输入内容>>>').strip()
    my_send(c,content)
    if content.upper() == 'Q': break
c.close()