史上最全的python的web开发和网络编程附属详细解释+案例

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了史上最全的python的web开发和网络编程附属详细解释+案例相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1. IP 地址


IP 地址就是标识网络中设备的一个地址。

在平时,我们直接百度IP地址,就可以查到我们当前所在的互联网外网地址。

咱们通过ifconfig或ipconfig来查看本机的网络配置时,经常看到192.168.xxx.xxx。
像192.168.xxx.xxx,这样是我们通过互联网拿到的内网(局域网)地址。


IPv4(inet)详解 :

  • IPv4的ip是由10进制数表示的。
  • 1个字节最大就是255,255的二进制位:1111 1111。
  • IPv4的IP是由4个字节组成的,因此IPv4是有限的,最大就是255。例如:255.255.255.1。
  • 127.0.0.1 指的是本机地址。

IPv6(inet6)详解:

  • IPv6的ip是由16进制数表示。
  • IPv6的数量远远大于IPv4,IPv4地址已经不够用了。据说,IPv6可能给地球每一粒沙子赋予ip也是够用的,可见它的数量多么庞大。

目前都是一个小区或者很多人都共用一个IP公网地址,这样也算是缓解了IPv4数量有限的问题,但因为好多人共用一个IP地址网络的速度肯定不是很快!!!


2. 端口

2.1 端口 介绍


通过网络IP,将数据传送到电脑中,但是传递给谁呢???
飞秋?QQ?还是微信?或者其他软件,游戏子类的?

为了解决这一问题,就用到了端口(端口号),每一个网络程序软件都会有一个端口,想要给对应的程序或软件发送数据,找到对应的端口即可。

端口是传输数据的通道,好比教师的门,是数据传输必经之路。

2.2 端口号 介绍


端口号:操作系统为了统一管理这么多端口,就对端口进行了编号,这就是端口号。

端口号有65536个。

并不是所有的程序都需要端口,例如闹钟,单机游戏等等不需要联网的程序软件。


端口号分类:(知名端口号,动态端口号)


3. TCP

TCP讲述的是C/S架构,客户端和服务端的通信过程。

3.1 为什么要用TCP?


网络应用程序之间的通信流程:

通过IP地址找到对应的设备,然后再通过端口号找到对应的端口,再通过端口把数据传输给应用程序。流程是这样的,但数据不能随便发送,在发送之前还需要选择一个对应的传输协议,保证程序之间按照指定的传输规则进行数据的通信,而这个传输协议就是TCP。

3.2 TCP 和 UDP 的 解释

TCP(Transmission Control Protocol)简称传输协议,它是一种面向连接,可靠的,基于字节流的传输层通信协议。TCP就是先确认(建立连接),然后传输数据。

UDP(User Datagram Protocol)简称用户数据报协议,是一种无连接不可靠传输的传输协议,它是广播式,数据我只管发送过去,能不能接受我不管,就像发短信一样。因此由于它的不可靠传输,就容易产生丢包或接受不到数据的情况。

3.3 TCP 步骤 和 特点


TCP通信步骤:

  1. 创建连接
  2. 传输数据
  3. 关闭连接

解释一下,TCP的流量控制和阻塞管理:

意思就是发送方和接收方的网络流畅不一样,发送方一下次发送1g,而接收方接受很慢远小于1g,这个时候TCP协议,就会设定发送方的流量控制和阻塞管理,从而达到双方一个流量平衡的状态。


解释一下,可靠传输和不可靠传输:

其实就是丢不丢包,信息是否完整,可靠传输不会丢包!像TCP采用发送应答机制,超时重传等等功能,就绝不会产生丢包的情况。UDP没有这些功能,它只管发送,其他都不管,因此算是不可靠传输。

像平时的下载文件(百度网盘,迅雷),QQ,微信,浏览器上网等都是必须要可靠传输,信息必须完整,因此这里都是TCP协议支撑。像直播类似的,都是UDP传输。

4. socket(套接字)


socket(简称 套接字) 是进程之间通信一个工具,就像生活中的插座,进程之间想要进行网络通信需要基于这个socket。

socket作用:负责进程之间的网络数据传输,好比数据的搬运工。

两个进程之间通过socket来传输数据:

5. TCP 网络应用程序开发流程(重要)

5.1 刚安装ubuntu20遇到的问题


  • mNetAssist 是linux系统中tcp调试工具(很重要)!!!

  • 在ubuntu20中安装时,是没有ssh服务,需要安装openssh-server服务。

  • root密码开始不知道,可以通过sudo passwd,修改root密码。

ubuntu20.04版本系统,安装桌面系统:

#!/bin/bash
#更新软件库
apt-get update
#升级软件
apt-get upgrade
#安装ubuntu桌面系统
apt-get install ubuntu-desktop

5.2 TCP 两个程序开发过程


TCP 网络应用程序开发分为:

  • TCP客户端程序开发
  • TCP服务端程序开发

TCP客户端和TCP服务端的程序开发流程:

recv英文就是receive接受。

5.3 TCP 客户端开发程序


开发TCP客户端程序开发步骤:

  1. 创建客户端套接字对象
  2. 和服务端套接字建立连接
  3. 发送数据
  4. 接受数据
  5. 关闭客户端套接字

编解码:( encode()和decode() )

  • 网络中必须传输二进制的数据。
  • 字符串转换为二进制 encode(“utf8”)。
  • 二进制转换成字符串decode(“utf8”)。

注意:utf-8编码的数据必须用utf-8解码!!


TCP客户端代码案例:

import socket

# 1. 创建客户端套接字对象
# socket的参数:
# 参数1:ipv4(指定ip协议的版本) , 指定ip版本ipv4,ipv6等
# 参数2:选择协议(SOCK_STREAM指的就是tcp协议 , 指定协议tcp,udp等)
tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM);

# 2. 和服务端套接字建立连接
# 参数:元组(有两个元素)
# 两个元素分别是 服务器端IP地址(字符串形式) 和 服务器的端口号(正常数字形式)。
tcp_client_socket.connect(("192.168.2.70",8080))

# 3. 发送数据
# 发送数据的时候需要先转化为二进制形式,这就需要用到encode()方法定义。
# encode()方法默认为utf-8编码。
data = "123456"
tcp_client_socket.send(data.encode("utf8"))

# 4. 接受数据
# 参数:以字节为单位的接受的数据大小(1024)
recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
print(recv_data.decode("utf8"))

# 5. 关闭客户端套接字
tcp_client_socket.close()

5.3 TCP 服务端开发程序


开发TCP 服务端程序开发步骤:

  1. 创建服务端套接字对象。
  2. 绑定端口号。
  3. 设置监听。
  4. 等待接受客户端的连接请求。
  5. 接受数据。
  6. 发送数据。
  7. 关闭套接字。
import socket

# 1. 创建服务端套接字对象。
# 参数是相同的
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# 2. 绑定端口号。
# 参数:元组(两个元素)
# 两个元素,分别是服务器IP地址(字符串) ,端口号(数字形式)
# 不写默认是本机的ip地址("127.0.0.1"或"")
# bind()的作用就是绑定自己服务器的端口号。
tcp_server_socket.bind(("",8080))

# 3. 设置监听。
# 参数:最大监听个数(就是排队处理的最大等待数量,如果在这个排队中排129超过了128个,就会报错。)
# 注意:经过了listen监听后,tcp_server_socket从主动套接字变成了被动套接字。
tcp_server_socket.listen(128)

# 4. 等待接受客户端的连接请求,如果没有发过来请求就阻塞等待接受客户端请求。(打电话的客服人员一样,等待用户打过来电话)
# 返回值:是一个元组(也是有两个元素)
# 返回值元素 =》 元素1:和客户端进行通讯的socket。 元素2:客户端的地址信息(ip地址,端口号)
# 我们可以用拆包语法,将元组中的两个元素,赋予了 client_socket , client_addr 。
client_socket,client_addr = tcp_server_socket.accept()

# 5. 接受数据。
# 参数一样,设置接受数据的大小(1个字节)
client_data = client_socket.recv(1024)
client_data = client_data.decode()# 对二进制的数据进行解码
print(client_data)

# 6. 发送数据。
send_data = "123".encode()
client_socket.send(send_data)

# 7. 关闭套接字。
client_socket.close() # 一定要先关闭这个socket变量服务
tcp_server_socket.close()

注意:代码中有两个socket变量,tcp_server_socket 和 client_socket ,它们两个在代码中的作用也不同。

6. TCP 端口复用(释放端口)


端口复用设置作用: 一旦服务端关闭,端口立马释放。

import socket

tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# 端口复用设置:
# setsocketopt:设置socket选项
# 参数1:socket选项列表(SOL)
# 参数2:地址复用
# 参数3:True(开启选项),默认(False:不开启选项)
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)
# 端口复用设置作用: 一旦服务端关闭,端口立马释放。

tcp_server_socket.bind(("",8080))

tcp_server_socket.listen(128)

client_socket,client_addr = tcp_server_socket.accept()

client_data = client_socket.recv(1024)
client_data = client_data.decode()
print(client_data)

send_data = "123".encode()
client_socket.send(send_data)

client_socket.close()
tcp_server_socket.close()

7. 在服务端中,如何判断客户端是否关闭?


import socket

tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)

tcp_server_socket.bind(("",8080))

tcp_server_socket.listen(128)

client_socket,client_addr = tcp_server_socket.accept()

# 如果客户端关闭,这里也相应的应该关闭才对
while True:
    # 如果客户端关闭,这里会接受到空数据,因此可以通过这个来判断客户端是否关闭。
    client_data = client_socket.recv(1024)
    # 通过判断长度为零,来确认是否关闭数据。
    if len(client_data) == 0:
        print("客户端关闭了!!!")
        break;

    client_data = client_data.decode()
    print(client_data)

    send_data = "123".encode()
    client_socket.send(send_data)

client_socket.close()
tcp_server_socket.close()

8. TCP服务端 单进程函数模式


这里是一个主进程的TCP服务函数版本。

import socket

# 该函数用来处理客户端请求函数
def handler_client_request(client_socket):
    # 如果客户端关闭,这里也相应的应该关闭才对
    while True:
        # 如果客户端关闭,这里会接受到空数据,因此可以通过这个来判断客户端是否关闭。
        client_data = client_socket.recv(1024)
        # 通过判断长度为零,来确认是否关闭数据。
        if len(client_data) == 0:
            print("客户端关闭了!!!")
            break

        client_data = client_data.decode()
        print(client_data)

        send_data = "123".encode()
        client_socket.send(send_data)
    client_socket.close()


def main():
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    # 端口复用
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)

    tcp_server_socket.bind(("",8080))

    tcp_server_socket.listen(128)

    # 这个while目的是让服务器一直等待客户请求。
    while True:
        client_socket,client_addr = tcp_server_socket.accept()
        # 处理客户端的请求
        handler_client_request(client_socket)

    client_socket.close()
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    main()

9. TCP服务端 多任务开发(多进程)


目前以上的操作都是单进程的操作,如果再开一个服务端就会等待,等第一个服务端资源释放后,再接受数据。

通过创建子进程,能够处理多个TCP客户端发送的数据。

import socket
import multiprocessing

# 该函数用来处理客户端请求函数
def handler_client_request(client_socket):
    # 如果客户端关闭,这里也相应的应该关闭才对
    while True:
        # 如果客户端关闭,这里会接受到空数据,因此可以通过这个来判断客户端是否关闭。
        client_data = client_socket.recv(1024)
        # 通过判断长度为零,来确认是否关闭数据。
        if len(client_data) == 0:
            print("客户端关闭了!!!")
            break

        client_data = client_data.decode()
        print(client_data)

        send_data = "123".encode()
        client_socket.send(send_data)
    client_socket.close()


def main():
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

    # 端口复用
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)

    tcp_server_socket.bind(("",8080))

    tcp_server_socket.listen(128)

    # 这个while目的是让服务器一直等待客户请求。
    while True:
        client_socket,client_addr = tcp_server_socket.accept()

        # 通过创建子进程,能够处理多个TCP客户端发送的数据。
        # 创建一个子进程
        sub_process = multiprocessing.Process(target=handler_client_request,args=(client_socket,))
        # 开启子进程
        sub_process.start()


    client_socket.close()
    tcp_server_socket.close()


if __name__ == '__main__':
    main()

socket不是将数据直接发送给网卡的,而是发送给缓冲区。

10. http 协议

http讲述的是B/S架构,浏览器和服务器之间的通信。

10.1 HTTP 协议的介绍


HTTP 协议全称为:HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议。

超文本是超级文本的缩写,是指超越文本限制或者超链接,比如:图片,音乐,视频,超链接等等属于超文本。

传输HTTP协议格式的数据是基于TCP传输协议的,发送数据之前需要先建立连接。
也就是HTTP协议是一个基于TCP传输协议传输数据的。

10.2 HTTP 协议的作用


它规定了浏览器和Web服务器通信数据的格式,也就是说浏览器和web服务器通信需要使用http协议。

10.3 浏览器使用 HTTP 访问web服务器的 通信流程



平时我们访问像Facebook,谷歌商店这样的网站,没法访问,就是因为域名解析服务器被限制了,域名无法找到对应的ip地址,不让我们访问,因此才访问不到的。


https和http的区别:

  • https是一种安全的网络通信协议。
  • https就是对数据进行了加密而已(就因此才会安全)。

11. URL 统一资源定位符


URL的组成部分:

  • 第一部分:协议部分: https// , http:// , ftp://。
  • 第二部分:域名部分:例如:baidu.com 。
  • 第三部分:资源路径部分:服务器端的资源路径位置。

12. HTTP 请求报文


请求报文:给服务端发送的数据,就是请求报文。
应答报文:给浏览器端回复的数据,就是应答报文。


请求报文的两种格式:

  • get:只向服务器要数据,是不给服务器提供数据的。
  • post:会给服务器提供数据。

请求报文的组成:(从上到下的部分)

  • 请求行
  • 请求头
  • 空行
  • 请求体(get方式没有请求体)

请求行格式:

GET /index.html HTTP/1.1(HTTP版本一直都是1.1版本) \\r\\n

请求方式 请求资源路径 协议版本(中间一定要有空格!!) \\r\\n

\\r\\n(\\r是将光标放到前面,\\n是将光标放置到下一行,这样就变成了换行到下面的第一个位置,在linux中必须写\\r\\n,win版本\\r就行。)


请求头格式:

key:value \\r\\n

请求头采用的是键值形式,来设置网页相关属性。


空格格式:

\\r\\n

空格没啥格式,就是空行。


请求体格式:

name age addr 想要给服务器传递的数据。


13. HTTP 响应报文(应答报文)


响应报文的组成:

  • 响应行
  • 响应头
  • 空行
  • 响应体

响应行格式:

HTTP/1.1 200 OK \\r\\n
HTTP协议版本 状态码 状态描述


响应头格式:

key:value \\r\\n
同样也是设置应答数据的相关属性。


空行格式:

\\r\\n


响应体格式:

(浏览器中有一张百度的图片, 这个图片一定是响应体传输给浏览器的)
html css js 图片视频 服务器发送给浏览器的数据


14. 静态web服务器

14.1 静态web服务器 基本代码


就是在原来tcp协议的基础上面,添加上请求头请求行请求体空行等操作。

import socket

# 创建socket,对应tcp流式协议
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# 端口复用
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)

# 绑定地址和端口
tcp_server_socket.bind(("",8080))

# 设置监听
tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 接受tcp链接请求
    client_socket,addr = tcp_server_socket.accept()

    # 接受数据
    recv_data = client_socket.recv(100000)

    if len(recv_data) == 0:
        print("客户端关闭!!!")
        break

    # 解码查看接受的数据内容
    print(recv_data.decode())

    # 响应行
    response_line = "HTTP/1.1 200 OK \\r\\n"
    # 响应头
    response_header = "server:py1.0\\r\\n"
    # 空行
    response_rn = "\\r\\n"
    # 响应体
    response_body = "aaa"

    # 响应数据
    resonse_data = response_line+response_header+response_rn+response_body

    # 发送数据,不要忘记编码
    client_socket.send(resonse_data.encode())
    client_socket.close()

    # 这里不是循环聊天,而是向浏览器发送数据,因此只需要发送一次就可以了

14.2 静态web服务器 传输文件(图片,html,css等等类型文件)


import socket

# 创建socket,对应tcp流式协议
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# 端口复用
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)

# 绑定地址和端口
tcp_server_socket.bind(("",8080))

# 设置监听
tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 接受tcp链接请求
    client_socket,addr = tcp_server_socket.accept()

    # 接受数据
    recv_data = client_socket.recv(1000000)

    if len(recv_data) == 0:
        print("客户端关闭!!!")
        break

    # 解码查看接受的数据内容
    print(recv_data.decode())

    # 打开资源文件,   rb是read和二进制,二进制读取
    # open中,可以添加html文件,css文件等等一系列。
    f = open("D:/壁纸/3.jpg","rb")
    # 存放了图片资源
    file_data = f.read()
    f.close()

    # 响应行
    response_line = "HTTP/1.1 200 OK \\r\\n"
    # 响应头
    response_header = "server:py1.0\\r\\n"
    # 空行
    response_rn = "\\r\\n"
    # 响应体, 此时这里file_data是二进制形式
    response_body = file_data

    # 响应数据 , 因为字符串和二进制不能相加的,所以将响应头响应行等都转换为二进制形式,在组合。
    resonse_data = (response_line+response_header+response_rn).encode()+response_body

    # 发送数据  因为上面转换了二进制,所以这里不需要在进行encode编码了
    client_socket.send(resonse_data)
    client_socket.close()

    # 这里不是循环聊天,而是向浏览器发送数据,因此只需要发送一次就可以了

14.3 静态web服务器 指定页面


实质上就是对请求报文体进行切割,将路径提取出来,访问对应的页面。

import socket

# 创建socket,对应tcp流式协议
tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

# 端口复用
tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)

# 绑定地址和端口
tcp_server_socket.bind(("",8080))

# 设置监听
tcp_server_socket.listen(128)

while True:
    # 接受tcp链接请求
    client_socket,addr = tcp_server_socket.accept()

    # 接受数据
    recv_data = client_socket.recv(1000000)

    if len(recv_data) == 0:
        print("客户端关闭!!!")
        break

    # 解码查看接受的数据内容
    recv_data = recv_data.decode()
    print("请求报文:",recv_data)

    # 对请求报文进行切割
    path_list = recv_data.split(" ")
    print("列表:",path_list)

    # 请求资源路径,实质上就是将路径从请求报文中提取出来,在open中打开而已
    request_path = path_list[1]

    # 打开资源文件,   rb是read和二进制,二进制读取
    f = open("./static"+request_path,"rb")
    # 存放了图片资源
    file_data = f.read()
    f.close()

    # 响应行
    response_line = "HTTP/1.1 200 OK \\r\\n"
    # 响应头
    response_header = "server:py1.0\\r\\n"
    # 空行
    response_rn = "\\r\\n"
    # 响应体, 此时这里file_data是二进制形式
    response_body = file_data

    # 响应数据 , 因为字符串和二进制不能相加的,所以将响应头响应行等都转换为二进制形式,在组合。
    resonse_data = (response_line+response_header+response_rnpython学习教程,史上最全面的python学习路线图

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