一、基本模型
每一个应用程序客户端要实现数据传输，都需要套接字去发送或者响应网络请求，客户端通过套接字，沿着网络设备将数据发送给其他客户端，相应客户端解析并接收数据。
1.1、层次划分
osi模型 |
各层级说明 |
|---|---|
| 应用层 | 供操作系统或应用进行网络通信的标准接口 |
| 表示层 | 将不同的编码方式转换成网络通信中采用的标准表现形式 |
| 会话层 | 不同PC不同进程间建立或解除连接，插入同步点 |
| 传输层 | 两个主机间端对端的数据连接与传输 |
| 网络层 | 选择路由并正确的找着目标主机 |
| 数据链路层 | 两个相邻节点间准确的数据传输 |
| 物理层 | 原始比特数据在物理介质上的传输 |
tcp/ip模型 |
层次说明 | 网络协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 供操作系统或应用进行网络通信的标准接口 将不同的编码方式转换成网络通信中采用的标准表现形式 不同PC不同进程间建立或解除连接，插入同步点 |
Telnet,FTP,SMTP,DNS,HTTP |
| 传输层 | 两个主机间端对端的数据连接与传输 | TCP,UDP |
| 网络层 | 选择路由并正确的找着目标主机 | IP,ARP,RARP,ICMP |
| 数据链路层 | 两个相邻节点间准确的数据传输 原始比特数据在物理介质上的传输 |
网络通信硬件及接口 |
OSI(Open System Interconnect）开放系统互连参考模型七层协议模型，是一个理想化的网络互连参考模型，但基本不使用.
现使用的是TCP/IP四层网络模型
TCP和UDP的区别是前者是可靠的的网络互联协议，而后者不可靠ARP指的是根据IP地址获取MAC（网络设备的物理地址，硬件地址，每台电脑中均装有网卡，其地址为MAC地址）RARP为根据MAC地址获取IP地址
传输层次说明
- Python是在应用层的HTTP协议之上进行开发
- 网络编程，主要是了解Python能编写的最低的层次即传输层的基本情况
- HTTP协议是基于TCP之上的，因此需要了解TCP连接的基本过程
1.2 TCP链接
建立连接(三次握手)、数据传输、断开连接(四次挥手)
1.2.1 建立连接
连接过程
- 首先由客户端发起同步请求（SYN），即想建立连接，服务端处于监听状态，可接收客户端的请求。
- 服务端收到同步请求，发送应答信号（
ACK）给客户端。 - 客户端接收应答信号，已建立连接并发送已建立连接的应答信号给服务端，连接建立完毕。
1.2.2 数据传输
客户端发送数据传输请求，操作系统接受请求并接收数据，发送数据给相应客户端，客户端接收数据并发送响应信号，客户端接收。
1.2.3 断开连接
断开过程
- 客户端主动请求断开连接，发送结束信号（
FIN），客户端等待关闭 - 服务端接收FIN信号，响应请求，发送
ACK信号，第一阶段完成（客户端已无数据发送给服务端，但服务端可能还有数据发送给客户端， 故还有后续过程） - 服务端被动关闭，发送
FIN信号，等待客户端确认 - 客户端发送
ACK，等待服务端关闭，服务端接收信号，关闭连接，客户端关闭连接
二、IP地址和端口
2.1 IP地址
IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。即为每一台计算机编号，以便于在网络中定位到一台计算机的位置。
一些特殊的IP地址
127.0.0.1：本地回环地址。该地址指电脑本身，主要预留测试本机的
TCP/IP协议是否正常。只要使用这个地址发送数据，则数据包不会出现在网络传输过程中。0.0.0.0：代表的是本机所有
ip地址，不管你有多少个端口，多少个ip。如果监听本机的0.0.0.0上的端口，就等于监听机器上的所有ip端口。换句话说，就是只要数据报目的地址是你机器上的一个ip地址，那么就能被接受。
2.2 端口
- 端口用来唯一标识应用程序
- 每个应用程序都占了一个端口，一个端口同时只能被一个程序使用
- 共有65535个端口
- 数据传输，发送与接收必须通过端口，指明了数据应发送的进程编号。每个进程都有一个端口号，以此来作为数据传输的门户。
三、套接字
3.1 TCP
3.1.1 服务端
| socket常用的方法 | 描述 |
|---|---|
socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) |
创建tcp服务端socket对象 |
socket对象.bind((ip,port)) |
绑定ip和端口 |
socket对象.listen() |
监听客户端发起的连接请求 |
socket对象.accept() |
接受客户端连接请求，返回用于与客户端通信的对等socket对象，和客户端的ip和端口 |
对等socket对象.recv(int) |
接受客户端发来的消息 |
对等socket对象.send(data) |
向客户端发送消息 |
socket对象.close() |
关闭连接 |
对等socket对象.getpeername() |
获取客户端的ip地址和端口 |
示例代码
import socket
# 创建ipv4的TCP socket
server_tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定ip和端口
server_tcp_socket.bind(('127.0.0.1', 8080))
# 监听客户端链接
server_tcp_socket.listen()
# 接受链接，返回一个用于和客户端通信的对等套接字和客户端ip地址和端口
clientSocket, address = server_tcp_socket.accept()
print(f"{address}已连接")
# 通信
## 接受客户端发来的消息
recv_date = clientSocket.recv(1024)
print(recv_date.decode())
# 将收到的信息返回个客户端
clientSocket.send(recv_date)
# 关闭
clientSocket.close() # 先关闭对等套接字
server_tcp_socket.close() # 关闭套接字
3.1.2 客户端
| socket常用的方法 | 描述 |
|---|---|
socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) |
创建tcp客户端socket对象 |
socket对象.client((ip,port)) |
连接服务端 |
socket对象.send(data) |
向服务端发送数据 |
socket对象.recv(int) |
接受服务端返回的数据 |
socket对象.close() |
关闭连接 |
示例代码
import socket
# 创建客户端tcp_socket
kehu_tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务端
kehu_tcp_socket.connect(('127.0.0.1', 8080))
# 发送消息
kehu_tcp_socket.send('hello world'.encode())
# 接受服务端返回消息
recv_data = kehu_tcp_socket.recv(1024)
print(recv_data.decode())
3.2 UDP
3.2.1 服务端
| socket常用的方法 | 描述 |
|---|---|
socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) |
创建udp服务端的socket对象 |
socket对象.bind((ip, port)) |
绑定ip和端口 |
socket对象.recvfrom(int) |
接受客户端发来的消息,返回客户端发来的消息和客户端地址 |
socket对象.sendto(data, address) |
向客户端发送消息 |
socket对象.close() |
关闭连接 |
import socket
# 创建udp服务端的socket对象
server_udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 绑定ip和端口
server_udp_socket.bind(('127.0.0.1', 8081))
print('等待用户来连解')
# 接受客户端传来的消息，返回消息和客户端的地址
data, address = server_udp_socket.recvfrom(1024)
print(data.decode(), address)
# 将客户发来的信息返回给客户端
server_udp_socket.sendto(data, address)
3.2.2 客户端
| socket常用方法 | 描述 |
|---|---|
socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) |
创建udp客户端socket对象 |
socket对象.sendto(data, address) |
向服务端发送消息 |
socket对象.recv(int) |
接收服务端返回的消息 |
socket对象.close() |
关闭连接 |
import socket
# 创建udp客户端的socket对象
client_udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 向服务端发送消息
client_udp_socket.sendto('hello world'.encode(), ('127.0.0.1', 8081))
# 接受服务端返回的消息
recv_data = client_udp_socket.recv(1024)
print(recv_data.decode())
# 关闭客户端
client_udp_socket.close()