IP地址

私有IP：本地局域网上的IP，专门为组织机构内部使用

  • 10.0.0.0～10.255.255.255

  • 172.16.0.0～172.31.255.255

  • 192.168.0.0～192.168.255.255

  • 公有IP：全球访问

IP地址127． 0． 0． 1~127． 255． 255． 255⽤于回路测试

⼦⽹掩码：区分网络号和主机号

端口号： 用来标记区分进程

网络基础-协议

根据TCP/IP协议簇功能的不同，将它分为了几种层次：

四层：

  • 网络接口层（链路层）

  • 网络层

  • 传输层

  • 应用层

七层：

  • 物理层

  • 数据链路层

  • 网络层

  • 传输层

  • 会话层

  • 表示层

  • 应用层

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Socket编程-简介

socket：通过网络完成进程间通信的方式。

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Socket本质是编程接口(API)： Socket 是对 TCP/IP 协议的封装。

套接字之间的连接过程可以分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

Socket编程-创建Socket

•创建Socket：

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import socket
#导入套接字模块
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#s此时是一个socket对象，拥有发送和接收网络数据的功能

该函数带有两个参数（参数必须写）

  • AF_INET：ipv4协议⽤于 Internet 进程间通信

  • 套接字类型， 可以是 SOCK_STREAM（流式套接字， ⽤于
    TCP 协议） 或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字， ⽤于 UDP 协
    议）

    • TCP慢但是稳定不会丢数据

    • UDP快但是可能会丢数据（黑客攻击）

  • 确定了IP地址端口号（ipv4协议），TCP或UDP协议之后，计算机之间可以进行通信

Socket编程

软件开发基本都需网络通信，应用程序接收发送信息。

使用操作系统提供的socket 编程接口来发送和接收信息，进行网络通信。

发送信息的应用程序，通过 socket 编程接口 把信息给操作系统的TCP/IP协议栈通讯模块；

通讯模块一层层传递给 其他通讯模块（网卡驱动等），最后再通过网卡等硬件设备发送到网络上去；

经过 网络上路由器的一次次转发，最终到了 目的程序 所在的 计算机（或者手机等设备） ， 再通过 其 操作系统的 TCP/IP协议栈通讯模块 一层层上传。

最后接收信息的程序，通过 socket 编程接口 接收到了 传输的信息。

这个过程可以用下图来表示

socket 库

要进行socket编程，发送网络消息，我们可以使用 Python 内置的 socket 库 。

目前的socket编程，使用的最多的就是通过tcp协议进行网络通讯的。

tcp进行通讯的程序双方，分为服务端和客户端。

tcp 协议进行通讯的双方，是需要先建立一个虚拟连接的。然后双方程序才能发送业务数据信息。

建立tcp虚拟连接是通过著名的 三次握手 进行的。

我们现在来看一个 tcp协议进行通讯的 socket 服务端程序和客户端程序。

tcp 服务端程序 server.py：

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#  === TCP 服务端程序 server.py ===

# 导入socket 库
from socket import *

# 主机地址为空字符串，表示绑定本机所有网络接口ip地址
# 等待客户端来连接
IP = ''
# 端口号
PORT = 50000
# 定义一次从socket缓冲区最多读入512个字节数据
BUFLEN = 512

# 实例化一个socket对象
# 参数 AF_INET 表示该socket网络层使用IP协议
# 参数 SOCK_STREAM 表示该socket传输层使用tcp协议
listenSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# socket绑定地址和端口
listenSocket.bind((IP, PORT))


# 使socket处于监听状态，等待客户端的连接请求
# 参数 8 表示 最多接受多少个等待连接的客户端
listenSocket.listen(8)
print(f'服务端启动成功，在{PORT}端口等待客户端连接...')

dataSocket, addr = listenSocket.accept()
print('接受一个客户端连接:', addr)

while True:
    # 尝试读取对方发送的消息
    # BUFLEN 指定从接收缓冲里最多读取多少字节
    recved = dataSocket.recv(BUFLEN)

    # 如果返回空bytes，表示对方关闭了连接
    # 退出循环，结束消息收发
    if not recved:
        break

    # 读取的字节数据是bytes类型，需要解码为字符串
    info = recved.decode()
    print(f'收到对方信息： {info}')

    # 发送的数据类型必须是bytes，所以要编码
    dataSocket.send(f'服务端接收到了信息 {info}'.encode())

# 服务端也调用close()关闭socket
dataSocket.close()
listenSocket.close()

tcp 客户端程序 client.py：

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#  === TCP 客户端程序 client.py ===

from socket import *

IP = '127.0.0.1'
SERVER_PORT = 50000
BUFLEN = 1024

# 实例化一个socket对象，指明协议
dataSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

# 连接服务端socket
dataSocket.connect((IP, SERVER_PORT))

while True:
    # 从终端读入用户输入的字符串
    toSend = input('>>> ')
    if  toSend =='exit':
        break
    # 发送消息，也要编码为 bytes
    dataSocket.send(toSend.encode())

    # 等待接收服务端的消息
    recved = dataSocket.recv(BUFLEN)
    # 如果返回空bytes，表示对方关闭了连接
    if not recved:
        break
    # 打印读取的信息
    print(recved.decode())

dataSocket.close()

UDP ：User Data Protocol，用户数据报协议

TCP：Transmission Control Protocol，传输控制协议

TFTP

Trivial File Transfer Protocol,简单⽂件传输协议），使用这个协议，就可以实现简单文件的下载，tftp端⼝号为69。

实现TFTP下载器：

  • 下载：从服务器上将一个文件复制到本机上

  • 下载的过程：

    • 在本地创建一个空文件（与要下载的文件同名）
    • 向里面写数据（接收到一点就向空文件里写一点）
    • 关闭（接受完所有数据关闭文件）

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当客户端接收到的数据⼩于516（2字节操作码+2个字节的序号+512字节数据） 时， 就意味着服务器发送完毕了 （如果恰好最后一次数据长度为516，会再发一个长度为0的数据包）。

struct模块使用

  • 构造下载请求数据：“1test.jpg0octet0”

  • import struct
cmb_buf = struct.pack(“!H8sb5sb”,1,b“test.jpg”,0,b“octet”,0)

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     如何保证操作码（1/2/3/4/5）占两个字节？如何保证0占一个字节？

    - !H8sb5sb: ! 表示按照网络传输数据要求的形式来组织数据（占位的格式）
      	 H 表示将后面的 1 替换成占两个字节
        	 8s 相当于8个s（ssssssss）占8个字节
          	b 占一个字节

    struct模块可以按照指定格式将Python数据转换为字符串,该字符串为字节流

    struct模块中最重要的三个函数是pack(), unpack(), calcsize()

    按照给定的格式(fmt)，把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)

    - pack(fmt, v1, v2, ...)  

    按照给定的格式(fmt)解析字节流string，返回解析出来的元组

    - unpack(fmt, string) 

    计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存

    - calcsize(fmt)

    ```python
    struct.pack("!HH",4,p_num)
    # 
    cmdTuple = struct.unpack("!HH", recvData[:4])

TCP

TCP：传输控制协议。

TCP通信模型： 在通信之前，必须先等待建立链接。

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