網絡編程(一)

網絡---》進程線程---》web服務器
mongo ---》 regex --》 項目

互聯網 --》 網絡傳輸數據

ISO（國際標準化組織）---》網絡體系結構標準 OSI模型

OSI 七層模型

應用層 ：提供用戶服務，具體內容由特定程序規定 

表示層 ：提供數據的壓縮解壓和加密等

會話層 ：創建程序級的鏈接，決定使用什麼樣的傳輸服務

傳輸層 ：提供合適的通訊服務，流量控制

網絡層 ： 路由選擇，網絡互聯，分組傳輸

鏈路層 ： 提供鏈路交換，具體消息發送

物理層 ： 物理硬件，接口

OSI 模型優勢 ： 將功能分開，下降網路傳輸中的耦合度，每一部分完成本身的功能，開發更加清晰。

高內聚 ：使模塊功能單一，不混雜。 
低耦合 ：模塊之間儘可能減小相互的關聯和影響 

四層、五層模型

四層模型
應用層 ： 應用層 表示層 會話層
傳輸層 ： 傳輸層
網絡層 ： 網絡層
物理鏈路層 ： 鏈路層  物理層

五層模型（TCP/IP模型）
應用層 ： 應用層 表示層 會話層
傳輸層 ： 傳輸層
網絡層 ： 網絡層
鏈路層 ： 鏈路層  
物理層 ：物理層

要求 ： 可以順序說出七層模型，知道如何對應四層五層模型，簡單理解每一層的功能，能理解數據傳輸過程


什麼是協議

網絡協議 ： 網絡通訊中，各方必須遵照的規定，包括創建什麼鏈接，如何識別，消息結構等

應用層： TFTP  HTTP  SMTP  DNS 

傳出層:  TCP  UDP

網絡層： IP


網絡概念 

主機 ： 計算機的名稱  
            localhost 

獲取主機名
In [3]: socket.gethostname()
Out[3]: 'tedu'

經過主機名解析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   
點分是十進制：三個點分爲四個部分，0--255

IPv6 :  ip地址更多

127.0.0.1  ： 本地測試ip
0.0.0.0  :  局域網可用IP
192.168.1.0 ： 表示網段
192.168.1.1 ： 網關
192.168.1.255 ： 廣播地址
 2---254 

ifconfig   ping

In [6]: socket.gethostbyaddr('www.baidu.com')
Out[6]: ('127.0.0.1',  [], ['119.75.216.20'])
          主機名      別名   IP

將IP地址轉換爲二進制
In [7]: socket.inet_aton('192.168.1.2')
Out[7]: b'\xc0\xa8\x01\x02'

將二進制轉換爲點分十進制
In [8]: socket.inet_ntoa(b'\xc0\xa8\x01\x02')
Out[8]: '192.168.1.2'

inet_pton  inet_ntop 功能同上，只是第一個參數用
socket.AF_IENT表示IPv4  socket.AF_INET6--->IPv6

端口號 
端口號是地址的組成部分，在一個系統中區分應用層程序
1--65535 : 1--255 衆所周知的端口  256---1023 系統端口
>10000    6666  7777  8888  9999  

獲取一個應用的端口
In [11]: socket.getservbyname('mysql')
Out[11]: 3306


子網掩碼：和IP配合過濾網段 
dns：域名解析

字節序

大端序：高字節存在低地址

小端序：低字節存在低地址

網絡字節序 ： 將字節序發送方式統一


傳輸層服務

tcp協議 

面向鏈接  ----》 可靠的數據傳輸

三次握手
1.客戶端向服務器發起鏈接請求（問是否能夠鏈接）
2.服務器接收到請求後進行確認（容許鏈接）返回報文
3.客戶端收到許可，創建鏈接

四次揮手
1.主動方發送報文告知被動方要斷開鏈接
2.被動方返回報文，告知受到請求，準備斷開
3.被動方發送報文給主動方告知準備就緒能夠斷開
4.主動方發送報文肯定斷開

可靠傳輸 ： 無失序  無差錯  無丟失  無重複

應用狀況 ： 適用於傳輸內容較大，網絡狀況好，須要提供準確傳輸的狀況 
好比 ： 聊天信息 ，文件傳輸，郵件


udp協議
面向無鏈接的服務 ----》 不可靠

發送時由發送端自主進行，不考慮接收端

適用狀況 ： 網絡較差，對傳輸準確性要求低，廣播組播
好比 ： 視頻會議， 廣播數據


套接字編程

套接字： 進行網絡通訊的一種手段 socket

流式套接字（SOCK_STREAM） ：傳輸層基於tcp協議進行通訊

數據報套接字(SOCK_DGRAM) ：傳輸層基於udp協議進行通訊

原始套接字(SOCK_RAW)： 訪問底層協議的套接字


TCP 服務端
from socket  import *

1. 建立套接字
socket(socket_family=AF_INET,
          socket_type=SOCK_STREAM,
          proto = 0)
功能 ： 建立套接字
參數 ： socket_family：選擇地址族種類 AF_INET (UNIX)
       socket_type ： 套接字類型SOCK_STREAM 流式 
                                   SOCK_DGRAM 數據報
            proto ：子協議類型默認爲0
返回值 ： 返回建立的套接字 

2. 綁定 IP 和端口號

sockfd.bind()
功能 ： 綁定IP和端口
參數 ： 是一個元組 ，第一項是字符串形式的IP
                     第二項是端口號
            （‘192.168.1.2’，8888）

3. 讓套接字具備監聽功能
sockfd.listen(n)
功能 ： 使套接字變爲監聽套接字，同時建立監聽隊列
參數 ： n 監聽隊列大小

4. 等待客戶端鏈接
sockfd.accept()
功能 ： 阻塞等待客戶端鏈接
返回值 ： 第一個：返回一個新的套接字用來和客戶端通訊
               第二個：返回鏈接的客戶端的地址

5. 消息的收發
recv（buffer）
功能 ： 接收消息
參數 ： 一次接收消息的大小  字節
返回值： 接收到的內容

send（data）
功能： 發送消息
參數： 發送的內容  （byte）
返回值 ： 發送了多少個字節

* 當沒有接收端的時候send操做會致使 broken pipe

6. 關閉套接字
close（）
功能 ： 關閉套接字
****************************************
建立一個tcp服務端
from socket import * 

sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)
sockfd.bind(('127.0.0.1',8888))
sockfd.listen(5)
while True:
    print("waiting for connect....")
    connfd,addr = sockfd.accept()
    print("connect from",addr)
    while True:
        data = connfd.recv(1024)
        if not data:
            break
        print(data.decode())
        connfd.send('來,確認下眼神'.encode())
    connfd.close()
sockfd.close()
****************************************

tcp客戶端流程

1.建立流式套接字
2.發起鏈接請求
connect（）
功能：發起鏈接
參數 ： 一個元組  第一個元素 ： 服務器的IP
                  第二個元素 ： 服務器的port

3.收發消息
4.關閉套接字
********************************************
建立一個tcp客戶端
from socket import * 

sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
sockfd.connect(('127.0.0.1',8888))

while True:
    msg = input("發消息>>")
    sockfd.send(msg.encode())
    if not msg:
        break
    data = sockfd.recv(1024)
    print(data.decode())
sockfd.close()
********************************************

**** 如何讓一個服務器處理多個客戶端任務 ****

練習 
1. 什麼是網絡七層模型，每一層什麼功能。tcp/ip模型又是什麼
2. 簡述三次握手和四次揮手的過程
3. 使用tcp完成一個簡單的對話交互