Python网络通信

Posted 2020-07-23 taoke2016

ISO（国际标准化组织）---》网络体系结构标准 OSI模型

OSI 七层模型

• 应用层 ：提供用户服务，具体内容由特定程序规定
• 表示层 ：提供数据的压缩解压和加密等
• 会话层 ：建立程序级的连接，决定使用什么样的传输服务
• 传输层 ：提供合适的通信服务，流量控制
• 网络层 ： 路由选择，网络互联，分组传输
• 链路层 ： 提供链路交换，具体消息发送
• 物理层 ： 物理硬件，接口

OSI 模型优点 ： 将功能分开，降低网路传输中的耦合度，每一部分完成自己的功能，开发更加清晰。

高内聚 ：使模块功能单一，不混杂。
低耦合 ：模块之间尽量减少相互的关联和影响

四层、五层模型

四层模型

• 应用层 ： 应用层 表示层 会话层
• 传输层 ： 传输层
• 网络层 ： 网络层
• 物理链路层 ： 链路层 物理层

五层模型（TCP/IP模型）

• 应用层 ： 应用层 表示层 会话层
• 传输层 ： 传输层
• 网络层 ： 网络层
• 链路层 ： 链路层
  
• 物理层 ： 物理层

什么是协议

网络协议 ： 网络通信中，各方必须遵守的规定，包括建立什么连接，如何识别，消息结构等
应用层： TFTP HTTP SMTP DNS
传输层: TCP UDP
网络层： IP

网络概念

主机 ： 计算机的名称 localhost

#获取主机名
In [3]: socket.gethostname()
Out[3]: 'tedu'

通过主机名解析IP
In [4]: socket.gethostbyname('tedu')
Out[4]: '127.0.1.1'

In [5]: socket.gethostbyname('localhost')
Out[5]: '127.0.0.1'

IP

IPv4 ： 192.168.1.2
点分是十进制：三个点分为四个部分，0--255

IPv6 : ip地址更多

127.0.0.1 ： 本地测试ip
0.0.0.0 : 局域网可用IP
192.168.1.0 ： 表示网段
192.168.1.1 ： 网关
192.168.1.255 ： 广播地址
2---254

ifconfig ping

#通过主机名获取地址
In [6]: socket.gethostbyaddr('www.baidu.com')
Out[6]: ('127.0.0.1',  [], ['119.75.216.20'])
          主机名      别名      IP

将IP地址转换为二进制
In [7]: socket.inet_aton('192.168.1.2')
Out[7]: b'\xc0\xa8\x01\x02'

将二进制转换为点分十进制
In [8]: socket.inet_ntoa(b'\xc0\xa8\x01\x02')
Out[8]: '192.168.1.2'

inet_pton inet_ntop 功能同上，只是第一个参数用
socket.AF_IENT表示IPv4 socket.AF_INET6--->IPv6

端口号

端口号是地址的组成部分，在一个系统中区分应用层程序
1--65535 : 1--255 众所周知的端口 256---1023 系统端口

10000 6666 7777 8888 9999

获取一个应用的端口
In [11]: socket.getservbyname('mysql')
Out[11]: 3306

子网掩码：和IP配合过滤网段
dns：域名解析

字节序

• 大端序：高字节存在低地址
• 小端序：低字节存在低地址

网络字节序 ： 将字节序发送方式统一

传输层服务

tcp协议

面向连接 ，是一种可靠的数据传输

三次握手

1. 客户端向服务器发起连接请求（问是否可以连接）
2. 服务器接收到请求后进行确认（允许连接）返回报文
3. 客户端收到许可，建立连接

四次挥手

1. 主动方发送报文告知被动方要断开连接
2. 被动方返回报文，告知受到请求，准备断开
3. 被动方发送报文给主动方告知准备就绪可以断开
4. 主动方发送报文确定断开

可靠传输 ： 无失序 无差错 无丢失 无重复

应用情况 ： 适用于传输内容较大，网络情况好，需要提供准确传输的情况
比如 ： 聊天信息 ，文件传输，邮件

udp协议

面向无连接的服务是一种不可靠的数据传输发送时由发送端自主进行，不考虑接收端

• 适用情况：网络较差，对传输准确性要求低，广播组播
• 比如：视频会议， 广播数据

套接字编程

套接字： 进行网络通信的一种手段 socket

• 流式套接字（SOCK_STREAM） ：传输层基于tcp协议进行通信
• 数据报套接字(SOCK_DGRAM) ：传输层基于udp协议进行通信
• 原始套接字(SOCK_RAW)： 访问底层协议的套接字

TCP 服务端

from socket import *

1. 创建套接字

socket (socket_family = AF_INET,
        socket_type = SOCK_STREAM,
        proto = 0)
功能 ： 创建套接字
参数 ： socket_family：选择地址族种类 AF_INET (UNIX)
        socket_type ： 套接字类型
                    SOCK_STREAM 流式
                    SOCK_DGRAM 数据报
        proto ：子协议类型默认为0
返回值 ： 返回创建的套接字

2. 绑定 IP 和端口号

sockfd.bind()
功能 ： 绑定IP和端口
参数 ： 是一个元组 ，第一项是字符串形式的IP
                     第二项是端口号
                （‘192.168.1.2’，8888）

3. 让套接字具有监听功能

s

ockfd.listen(n)
功能 ： 使套接字变为监听套接字，同时创建监听队列
参数 ： n 监听队列大小

4. 等待客户端连接

sockfd.accept()
功能 ： 阻塞等待客户端连接
返回值 ： 第一个：返回一个新的套接字用来和客户端通信
                    第二个：返回连接的客户端的地址

5. 消息的收发

recv（buffer）
功能 ： 接收消息
参数 ： 一次接收消息的大小  字节
返回值： 接收到的内容

send（data）
功能： 发送消息
参数： 发送的内容  （byte）
返回值 ： 发送了多少个字节

• 当没有接收端的时候send操作会导致 broken pipe

6. 关闭套接字

close（）
功能 ： 关闭套接字

tcp客户端流程

• 1.创建流式套接字
• 2.发起连接请求

connect（）
功能：发起连接
参数 ： 一个元组  第一个元素 ： 服务器的IP
                  第二个元素 ： 服务器的port

• 3.收发消息
• 4.关闭套接字