十网络编程

Posted 2020-11-02 我的博客

一、网络编程的目标

编写一个C/S或B/S架构的基于网络通信的软件

C/S架构：客户端---服务端
B/S架构：浏览器----服务端

学习socket编程就是要编写客户端软件和服务端软件，然后实现服务端和客户端基于网络通信

服务端特点：1、不间断地提供服务；2、服务端要支持并发+高性能

 

二、网络

网络 = 物理连接介质 + 互联网协议

 

互联网协议分为OSI七层，或TCP/IP五层：

物理层：发送电信号-----基于二进制

数据链路层：ethernet以太网协议-----基于mac地址，在局域网内通信

网络层：IP协议-----基于IP地址

传输层：TCP/UDP协议------基于端口（端口即应用程序与网卡关联的编号）

应用层：HTTP、mail、ftp协议等

 

IP协议的作用：一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络

ARP协议：在同一个局域网内，根据IP地址获取mac地址，操作系统自动转换

路由协议：网关与网关之间的通信

TCP协议：TCP建立的是一个双向连接，也叫流式协议

                  3次握手，建立客户端和服务端的双向通路

                  4次挥手，断连接，服务端先发起断连

 

mac地址 + IP地址 +端口就可以定位到世界上独一无二的应用软件；有了ARP协议，IP地址 + 端口就可以定位到世界上独一无二的应用软件。

 

三、socket编程

sockct（套接字）是位于应用层和传输层之间的一个抽象层，专门把传输层以下的协议封装成接口给应用层使用。

套接字有两种（或者称为有两个种族），分别是基于文件型的（AF_UNIX）和基于网络型的（AF_INET）。

 

1、socket工作流程

服务端：
socket()---bind()---listen()---accept()---recv()---send()---close()

 服务端先初始化socket，然后与端口绑定（bind），对端口进行监听（listen），调用accept阻塞，等待客户端连接。

 

服务端：

socket()---connect()---send()---recv()---close()

客户端初始化一个socket，然后连接服务器（connect），如果连接成功，这时客户端与服务端的连接就建立了。

 

客户端发送数据请求（send），服务器端接收请求并处理请求（recv），然后把回应数据发送给客户端（send），客户端读取数据（recv），最后关闭连接（close），一次交互结束。

 

bind()     绑定IP地址和端口。本地回环地址：127.0.0.1，端口：0到65535，其中0到1024是给系统用的
listen()     括号里面的数字代表同一时间只能进来多少个请求
accept()     等待信息
reav(1024)     代表收消息，1024是一个最大的限制
send()     回消息
close()     关闭连接

 

2、粘包

只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包，因为TCP协议是面向流的协议，而UDP是面向消息的协议。
所谓粘包问题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。

 

两种情况下会发生粘包：
1、发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据量很小，会合到一起，产生粘包）
2、接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）

 

TCP是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制

 

粘包的解决方法：
为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后一次send到对端，对端在接收时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真实数据

 

使用struct模块解决粘包

struct模块的作用：
1、把整型数字转成bytes类型
2、转成的bytes是固定长度

 

可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，然后json序列化，然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节（4个字节足够用了）

发送时：
先发报头长度
再编码报头内容然后发送
最后发真实内容

接收时：
先收报头长度，用struct取出来
根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化
从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息，然后去取真实的数据内容

 

3、基于UDP协议通信的套接字
UDP是基于数据报的，一发对应一收
特点：无连接
优点：发送效率高，但有效传输的数据量最多为512bytes
缺点：不可靠（发送数据无须对方确认，容易丢包）