网络编程相关知识点

Posted 林染

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了网络编程相关知识点相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、网络基础

  • 用途：未来的web框架的学习 未来的工作场景做铺垫

    • 两个运行中的程序如何传递信息？

      • 通过文件

    • 两台机器上的两个运行中的程序如何通信？

      • 通过网络

  • 网络应用开发架构

    • C/S

      • client 客户端

      • server 服务端

      • 例如：迅雷 qq 浏览器 飞秋 输入法 百度云 pycharm git VNC 红蜘蛛 各种游戏

    • B/S

      • browser 浏览器

      • server 服务端

      • 例如：淘宝 邮箱 各种游戏 百度 博客园 知乎 豆瓣 抽屉

    • 统一程序的入口

    • B/S和C/S架构的关系：B/S是特殊的C/S架构

  • 网卡 ：是一个实际存在在计算机中的硬件

  • mac地址 ：每一块网卡上都有一个全球唯一的mac地址

  • 交换机 ：是连接多台机器并帮助通讯的物理设备，只认识mac地址

    • 交换机进行局域网通信

      • 广播：发送给所有机器

      • 单播：发送给一个机器

      • 组播：发送给一组机器

  • 协议 ：两台物理设备之间对于要发送的内容，长度，顺序的一些约定

  • ip地址

    • ipv4协议 4位的点分十进制 32位2进制表示

      • 0.0.0.0 - 255.255.255.255

    • ipv6协议 6位的冒分十六进制 128位2进制表示

      • 0:0:0:0:0:0-FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

  • 公网ip：能被所有人访问到ip地址

    • 为什么你的外地朋友的电脑我们访问不了？

      • 每一个ip地址要想被所有人访问到，那么这个ip地址必须是你申请的

  • 内网ip：这些区间的ip地址公网不会使用，避免了公网ip和内网ip的重叠

    • 192.168.0.0 - 192.168.255.255

    • 172.16.0.0 - 172.31.255.255

    • 10.0.0.0 - 10.255.255.255

  • arp协议：通过ip地址获取mac地址

    • 交换机实现的

    • 使用了广播和单播

  • 网关ip：一个局域网的网络出口，访问局域网之外的区域都需要经过路由器和网关

  • 网段：指的是一个地址段 ，如x.x.x.0或x.x.0.0或x.0.0.0

  • 子网掩码：判断两台机器是否在同一个网段内的

  • port：端口，0-65535

    • ip 地址能够确认一台机器

    • ip + port 确认一台机器上的一个应用

二、tcp / udp 协议

2.1 tcp协议

  • 特点：

    • 可靠，慢，全双工通信

    • 建立连接时：三次握手

    • 断开连接时：四次挥手

    • 在建立起连接之后

      • 发送的每一条信息都有回执

      • 为了保证数据的完整性，还有重传机制

    • 长连接：会一直占用双方的端口

    • IO（input,output）操作,输入和输出是相对内存来说的

      • write send - output

      • read recv - input

    • 能够传递的数据长度几乎没有限制

  • 应用场景：

    • 文件的上传下载

      • 发送邮件，网盘，缓存电影等

  • 简述三次握手和四次挥手

    • 三次握手

      • accept接受过程中等待客户端的连接

      • connect客户端发起一个syn链接请求

        • 如果得到了server端响应ack的同时还会再收到一个由server端发来的syc链接请求

        • client端进行回复ack之后，就建立起了一个tcp协议的链接

      • 三次握手的过程再代码中是由accept和connect共同完成的，具体的细节再socket中没有体现出来

    • 四次挥手

      • server和client端对应的在代码中都有close方法

      • 每一端发起的close操作都是一次fin的断开请求，得到‘断开确认ack‘之后，就可以结束一端的数据发送

      • 如果两端都发起close，那么就是两次请求和两次回复，一共是四次操作

      • 可以结束两端的数据发送，表示链接断开了

2.2 udp协议

  • 特点：

    • 无连接的，速度快

    • 可能会丢消息

    • 能够传递的数据长度是有限的，是根据数据传递设备的设置有关系

  • 应用场景：

    • 即时通信类

      • qq，微信，飞秋等

  • tcp协议和udp协议的区别

    • tcp协议：是一个面向连接的，流式的，可靠的，慢的，全双工通信

      • 邮件 文件 http web

    • udp协议：是一个面向数据报的，无连接的，不可靠，快的，能完成一对一、一对多、多对一、多对多的高效通讯协议

      • 即时聊天工具 视频的在线观看

2.3 粘包现象

  • 定义：同时执行多条命令之后，得到的结果很可能只有一部分，在执行其他命令的时候又接收到之前执行的另外一部分结果，这种现象就是粘包

  • 黏包成因：只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包

    • TCP协议中的数据传递

      • tcp协议的拆包机制

      • 面向流的通信特点

  • 会发生粘包的两种情况：

    • 情况一 发送方的缓存机制

    • 情况二 接收方的缓存机制

  • 总结：

    • 粘包现象只发生在tcp协议中

    • 从表面上看，粘包问题主要是因为发送方和接收方的缓存机制、tcp协议面向流通信的特点

    • 实际上，主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的

  • tcp协议的粘包现象

    • 什么是粘包现象

      • 发生在发送端的粘包

        • 由于两个数据的发送时间间隔短+数据的长度小

        • 所以由tcp协议的优化机制将两条信息作为一条信息发送出去了

        • 为了减少tcp协议中的“确认收到”的网络延迟时间

      • 发生再接收端的粘包

        • 由于tcp协议中所传输的数据无边界，所以来不及接收的多条

        • 数据会在接收放的内核的缓存端黏在一起

      • 本质： 接收信息的边界不清晰

    • 解决粘包问题

      • 自定义协议1

        • 首先发送报头，报头长度4个字节，内容是即将发送的报文的字节长度

          • struct模块 pack 能够把所有的数字都固定的转换成4字节

        • 再发送报文

      • 自定义协议2

        • 我们专门用来做文件发送的协议

        • 先发送报头字典的字节长度，再发送字典（字典中包含文件的名字、大小），再发送文件的内容

三、osi七层模型/osi五层协议

3.1 osi七层模型

  • 第七层：应用层

  • 第六层：表示层

  • 第五层：会话层

  • 第四层：传输层

  • 第三层：网络层

  • 第二层：数据链路层

  • 第一层：物理层

3.2 osi五层协议

层数名称 协议物理设备
第五层 应用层 python代码相关 http/https/ftp/smtp协议  
第四层 传输层 port端口相关 tcp/udp协议 四层路由器，四层交换机
第三层 网络层 ip地址相关 ipv4/ipv6协议 (三层)路由器，三层交换机
第二层 数据链路层 mac地址相关 arp协议 网卡，(二层)交换机
第一层 物理层      

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