网络编程 

网络目的 : 数据的传输

网络数据传输是一个复杂的过程

OSI 七层模型 --》 网络通信标准化流程

* 应用层 : 提供用户服务,具体内容由特定程序规定
* 表示层 : 数据的压缩优化 
* 会话层 : 建立应用连接,选择传输层服务
* 传输层 : 提供不同的传输服务,流量控制
* 网络层 : 路由选择,网络互连
* 链路层 : 提供链路交换,具体消息以帧发送
* 物理层 : 物理硬件,接口,网卡,线路
osi七层模型优点 : 将功能分开,降低了网络传输中的耦合性,每一部分完成自己的功能。可以在开发和实施的过程中各司其职。实现高内聚和低耦合的功能。

高内聚 : 单个模块功能尽量单一
低耦合 : 模块之间尽量减少关联和影响

四层 

* 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: 链路层和物理层
五层(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
 

协议(网络协议):在网络通信中,各方必须遵守的规定。包括建立什么样的连接,消息结构等

应用层 : TFTP HTTP DNS SMTP
传输层 : TCP UDP
网络层 : IP 
物理层 : IEEE

 

网络基本概念

1、主机: "localhost" 表示本台计算机

  网络上 : 只在本地测试使用
    'localhost' '127.0.0.1'

  如果想在网络上进行测试(自动使用本地可用网卡IP)
    '0.0.0.0' '' '172.60.50.93'

  查看本地 IP 网络信息
    linux上:    ifconfig 
    win上查看本地IP: ipconfig

    ping www.baidu.com  --->14.215.177.38(百度的IP地址)

  获取计算机名称
    socket.gethostname()
    'tedu'

  获取主机IP
    socket.gethostbyname('localhost')
    '127.0.0.1'

2、IP地址
  在网络上用于区分一台计算 

  IPv4 : 点分十进制 e.g. 192.168.1.72 0-255
    32位二进制表示

  IPv6 : 128

  网络连接测试命令: ping 172.60.50.92

  特殊IP
    127.0.0.1 本地测试IP
    0.0.0.0 本地网卡通用IP
    192.168.1.0 表示当前网段
    192.168.1.1 表示网关
    192.168.1.255 广播地址

  获取服务器主机信息
    socket.gethostbyaddr("www.baidu.com")
    ('127.0.0.1', [], ['119.75.213.61'])
      主机    别名    IP地址

  将ip十进制转化为二进制
    socket.inet_aton("192.168.1.2")
    b'\xc0\xa8\x01\x02'

  将ip二进制转化为十进制
    socket.inet_ntoa(b"\xc0\xa8\x01\x02")
    '192.168.1.2'

  域名 : 网络服务器IP地址的名称
  url : 在网络上定位某个资源位置

3、端口号 :端口号是网络地址的一部分,在一个系统中每个网络应用监听不同的端口,以获取对应端口传输的信息

  数字范围 : 1--65535

    1--255 : 一些众所周知的端口
    256--1023 : 系统应用
    1024---65535 : 自用 
    推荐用  >10000 8888 9999 7777 6666

  测试一个软件端口号
    socket.getservbyname('mysql')
    3306
    socket.getservbyname('http')
    80
    socket.getservbyname('ssh')
    22

传输层服务 

面向连接的传输服务 ---》 tcp协议 

传输特征:提供可靠的传输服务
可靠性表现: 数据在传输过程中,无失序,无差错,无重复,无丢失

* 传输过程中有建立和断开连接的过程
三次握手:建立数据传输两端的持续连接
  1. 客户端向服务器发起连接请求(我可以牵你手吗)
  2. 服务器收到连接请求进行确认,返回报文(可以)
  3. 客户端收到服务器确认进行连接创建(牵手成功)

四次挥手:断开连接的两端,保证数据的传输完整
  1.主动方发送报文,告知被动方要断开连接(我们分手吧,你准备好)
  2.被动方返回报文,告知收到请求,准备断开(知道了)
  3.被动方再次发送报文,告知准备完毕可以断开(你分手吧)
  4.主动方发送报文完成断开(分手了)

适用情况:文件的上传下载,网络情况良好,需要必须保证可靠性的情况
比如 : 信息聊天,文件上传下载,邮件,网页获取

面向无连接的传输服务 ---》 udp协议

 传输特征 :
  * 不保证传输的可靠性
  * 无需建立三次握手和四次挥手的连接断开过程
  * 消息的收发比较自由,不受其他约束(请原谅我这一生放荡不羁爱自由)

适用情况 : 网络情况较差,对可靠性要求不高,收发消息的两端不适合建立固定连接
比如 :网络视频,群聊,发送广播

套接字----socket

socket模块的套接字属性

(s表示一个套接字对象)

s.type  获取套接字类型  # SocketKind.SOCK_STREAM 流式套接字

s.family  获取地址族类型  # AddressFamily.AF_INET 获取地址族类型

s.fileno()  获取套接字的文件描述符(每一个IO操作系统都会为其分配一个不同的正整数,该正整数即为此IO操作系统的文件描述符)

s.getsockname()  获取套接字绑定的地址  # ('192.168.191.3', 8888)

s.getpeername()  获取连接套接字另一端的地址 # ('192.168.191.3', 7826)

s.setsockopt(level,optname,value)  设置套接字选项,丰富修改原有套接字功能

  参数: level 设置选项的类型  optname 每个选项类型中的子选项  value 为选项设置值

s.getsockopt(level,optname)  获取套接字选项的值
1 from socket import * 2 s = socket() 3 print(s.type) #
SocketKind.SOCK_STREAM 流式套接字 4 print(s.family) # AddressFamily.AF_INET 获取地址族类型
5 print(s.fileno()) # 376 6 s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 设置端口可重用
7 print(s.getsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR))# 获取选项值 1 8 s.bind(("
192.168.191.3",8888)) 9 print(s.getsockname()) # 获取绑定的地址 ('192.168.191.3',
8888) 10 s.listen() 11 c,addr = s.accept() # addr也是链接客户端的地址 12 print
(c.getpeername())# ('192.168.191.3', 7826)获取链接套接字客户端地址 13 data = c.recv(1024) 14
print(data) # b'i' 15 c.close() 16 s.close() View Code
socket套接字编程

  套接字:通过编程语言提供的函数接口进行组合,更简单的完成基于tcp和udp通信的网络编程

套接字的分类

  流式套接字(SOCK_STREAM):传输层基于tcp的协议进行通信

  数据报套接字(SOCK_DGRAM):传输层基于udp的协议进行通信

  底层套接字(SOCK_RAM):访问底层协议的套接字 

网络收发缓冲区

  1、协调读写速度、减少和磁盘交互

  2、recv和send实际上是从缓冲区获取内容,和向缓冲区发送内容

recv()特性

  1、如果连接断开,recv会立即结束阻塞返回空字符串

  2、当接收缓存区为空时会阻塞

  3、如果recv一次接收不完缓冲区内容,下次会继续接收,确保数据不丢失

send()特性

  1、如果另一端不存在还试图使用send进行发送则会产生BrokenPipError异常

  2、当发送缓冲区满时会阻塞

本地套接字 

作用:用于本地不同程序间的进行数据传输

本地套接字的创建流程

1、创建套接字对象

  sockfd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM)

2、绑定本地套接字文件,如果文件不存在,则自动创建文件(绑定套接字文件)

  sockfd.bind(file)

  判断一个文件夹下是否有某个文件  os.path.exists('./tcp_client.py')

  删除一个文件  os.remove(file)  os.remove(file)

3、监听  listen 

4、接收发送消息  recv  send
from socket import * import os sock_file = './sock' # 使用哪个文件作为套接字文件 if
os.path.exists(sock_file):# 判断文件是否已经存在 os.unlink(sock_file) sockfd =
socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM)# 创建本地套接字 sockfd.bind(sock_file) # 绑定
sockfd.listen(5)# 监听 while True: c,addr = sockfd.accept() # 建立连接 while True:
data= c.recv(1024) if not data: break print(data.decode()) c.close()
sockfd.close() 服务端 from socket import * sock_file = "./sock" # 确保通信两端用相同的套接字文件
sockfd= socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM) # 创建套接字 sockfd.connect(sock_file) # 链接
while True: msg = input("Msg>>") if msg: sockfd.send(msg.encode()) else: break
sockfd.close() 客户端
 

TCP粘包

  产生原因:TCP传输采用字节流的方式,消息之间没有边界,如果发送的速度比接收速度快,会造成多次发送的内容被一次接收,形成意义上的误解即粘包

  产生条件:当使用send快速的连续发送极有可能产生粘包

  影响:如果每次发送的内容代表一个独立的意思,需要单独识别,就会产生粘包。但是如果多次发送的内容就是一个连续的整体,此时就不需要处理。

  如何处理:

    1、每次发送后加一个结尾标志,接收端通过标志进行判断

    2、发送一个数据结构

    3、每次发送中间有一个短暂的延迟(有一个间隔)

TCP接收多个客户端连接,且可以持续发送消息
from socket import * sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #创建套接字 sockfd.bind((
'127.0.0.1',9999)) #绑定地址 sockfd.listen(5) #设置监听 while True: # 等待客户端连接 print("
Waiting for connect...") connfd,addr = sockfd.accept() print("Connect from"
,addr)while True: # 消息收发 data = connfd.recv(1024) if not data: break print("
Receive:",data.decode()) n = connfd.send(b"Receive your message") print("send
%d bytes"%n) connfd.close() # 关闭套接字 sockfd.close() TCP-server from socket
import * sockfd = socket() #创建套接字 sockfd.connect(('127.0.0.1',9999)) #发起连接
while True: #消息收发 msg = input("Msg>>") if not msg: break
sockfd.sendall(msg.encode()) data= sockfd.recv(1024) print(data.decode())
sockfd.close() TCP-client
HTTP

http协议-->超文本传输协议  应用层协议,HTTP是基于TCP协议编码的。

用途:网页的获取,基于网站的数据传输,基于http协议的数据传输

特点

* 应用层协议。传输层使用TCP传输
* 无状态协议,不记录用户的通信内容
* http1.1---->http2.0 成熟稳定
工作模式:

  使用http双方均遵守http协议规定发送接收消息体

  请求方,根据协议组织请求内容给对象

  服务方,收到内容按照协议解析

  服务方,将回复内容按照协议组织发送给请求方

  请求方,收到回复根据协议解析

HTTP请求格式

格式: 请求行\ 请求头\ 空行\ 请求体

1、请求行(熟悉格式及作用): 提供具体的请求类别, 请求内容

    GET  /  index.html / HTTP/1.1

    请求类别  请求内容    协议版本

    请求种类 :   GET 获取网络资源
          POST 提交一定的附加数据,得到返回 结果
          HEAD 获取响应头
          PUT 更新服务器资源
          DELETE 删除服务器资源
          CONNECT 预留
          TRACE 测试
          OPTIONS 获取服务器性能

2、请求头 : 对请求内容的具体描述, 以键值对的形式对请求信息进行描述

  e.g.

    Accept: text/html
    Accept-Encoding: gzip, deflate, br
    Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
    Cache-Control: max-age=0
    Connection: keep-alive

3、空行

4、请求体 : 具体的请求参数

  (GET参数,或者POST提交的内容)

HTTP响应格式

1、响应行 反馈具体的响应情况

  HTTP/1.1   200   OK
  版本信息  响应码  附加信息

  响应码 :

* 1xx 提示信息 表示请求已经接受
* 2xx 响应成功
* 3xx 响应需要重新请定向
* 4xx 客户端错误
* 5xx 服务器错误
  常见响应码 :

* 200 成功
* 404 请求页面不存在
* 401 没有访问权限
* 500 服务器发生未知错误
* 503 服务器暂时无法执行
2、响应头 对响应信息的具体描述

  e.g.
  Cache-Control: private
  Connection: Keep-Alive

3、空行
4、响应体:将客户想要的内容进行返回

搭建HTTP本地服务器 

做的是一个本地服务端,接收来自浏览器客户端的请求
# 返回第一行 GET / HTTP/1.1
* 接收http请求; 解析http请求
* 响应一个网页给客户端 from socket import * # 处理客户端请求 def handle(connfd): request =
connfd.recv(4096)# 接收请求 # 防止客户端断开request为空 if not request: return request_line
= request.splitlines()[0]# 返回第一行 GET / HTTP/1.1 info =
request_line.decode().split(' ')[1] if info == '/': with open('index.html') as
f: response= "HTTP/1.1 200 OK\r\n" # 响应行 response += "Content-Type:text/html\r\n
" # 响应头 response += '\r\n' # 空行 response += f.read() # 响应体 else: response = "
HTTP/1.1 404 Not Found\r\n" response += "Content-Type:text/html\r\n" response +=
'\r\n' response += "<h1>Sorry...</h1>" connfd.send(response.encode()) # 发送给浏览器
sockfd= socket() # 搭建tcp网络 sockfd.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
sockfd.bind(('0.0.0.0',8000)) # 绑定地址 sockfd.listen(3) # 设置监听 while True:
connfd,addr= sockfd.accept() # 获取连接端和地址 handle(connfd) # 处理客户端请求
 在浏览器输入地址:127.0.0.1:8888,即可得到网页显示!