python網絡編程基礎（一）

1、C/S架構

客戶端/服務端架構

2、OSI七層架構

七層模型，亦稱OSI（Open System Interconnection）參考模型，是參考模型是國際標準化組織（ISO）制定的一個用於計算機或通訊系統間互聯的標準體系。它是一個七層的、抽象的模型體，不只包括一系列抽象的術語或概念，也包括具體的協議。

分層：

應用層 (Application)：

網絡服務與最終用戶的一個接口。

協議有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP

表示層（Presentation Layer）：

數據的表示、安全、壓縮。（在五層模型裏面已經合併到了應用層）

格式有，JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等

會話層（Session Layer）：

創建、管理、終止會話。（在五層模型裏面已經合併到了應用層）

對應主機進程，指本地主機與遠程主機正在進行的會話

傳輸層 (Transport)：

定義傳輸數據的協議端口號，以及流控和差錯校驗。

協議有：TCP UDP，數據包一旦離開網卡即進入網絡傳輸層

網絡層 (Network)：

進行邏輯地址尋址，實現不一樣網絡之間的路徑選擇。

協議有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP

數據鏈路層 (Link)：

創建邏輯鏈接、進行硬件地址尋址、差錯校驗等功能。（由底層網絡定義協議）

將比特組合成字節進而組合成幀，用MAC地址訪問介質，錯誤發現但不能糾正。

物理層（Physical Layer）：

創建、維護、斷開物理鏈接。（由底層網絡定義協議）

3、TCP的三段握手和四次斷開

相對於SOCKET開發者,TCP建立過程和連接折除過程是由TCP/IP協議棧自動建立的.所以開發者並不須要控制這個過程.可是對於理解TCP底層運做機制,至關有幫助.

並且對於有網絡協議工程師之類筆試,幾乎是必考的內容.企業對這個問題熱情之高,出乎個人意料：-）。有時上午面試前強調這個問題，並重復講一次，下午幾乎每個人都被問到這個問題。

所以在這裏詳細解釋一下這兩個過程。

TCP三次握手

所謂三次握手(Three-way Handshake)，是指創建一個TCP鏈接時，須要客戶端和服務器總共發送3個包。

三次握手的目的是鏈接服務器指定端口，創建TCP鏈接,並同步鏈接雙方的序列號和確認號並交換 TCP 窗口大小信息.在socket編程中，客戶端執行connect()時。將觸發三次握手。

第一次握手:
客戶端發送一個TCP的SYN標誌位置1的包指明客戶打算鏈接的服務器的端口，以及初始序號X,保存在包頭的序列號(Sequence Number)字段裏。

第二次握手:
服務器發回確認包(ACK)應答。即SYN標誌位和ACK標誌位均爲1同時，將確認序號(Acknowledgement Number)設置爲客戶的I S N加1以.即X+1。

第三次握手.
客戶端再次發送確認包(ACK) SYN標誌位爲0,ACK標誌位爲1.而且把服務器發來ACK的序號字段+1,放在肯定字段中發送給對方.而且在數據段放寫ISN的+1

TCP四次斷開

TCP的鏈接的拆除須要發送四個包，所以稱爲四次揮手(four-way handshake)。客戶端或服務器都可主動發起揮手動做，在socket編程中，任何一方執行close()操做便可產生揮手操做。

（1）第一次揮手：Client發送一個FIN，用來關閉Client到Server的數據傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態。
（2）第二次揮手：Server收到FIN後，發送一個ACK給Client，確認序號爲收到序號+1（與SYN相同，一個FIN佔用一個序號），Server進入CLOSE_WAIT狀態。
（3）第三次揮手：Server發送一個FIN，用來關閉Server到Client的數據傳送，Server進入LAST_ACK狀態。
（4）第四次揮手：Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接着發送一個ACK給Server，確認序號爲收到序號+1，Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手。

4、socket

socket一般也稱做"套接字"，用於描述IP地址和端口，是一個通訊鏈的句柄，應用程序一般經過"套接字"向網絡發出請求或者應答網絡請求。套接字能惟一表示出互聯網上一臺主機上的一個應用程序

socket起源於Unix，而Unix/Linux基本哲學之一就是「一切皆文件」，對於文件用【打開】【讀寫】【關閉】模式來操做。socket就是該模式的一個實現，socket便是一種特殊的文件，一些socket函數就是對其進行的操做（讀/寫IO、打開、關閉）

socket和file的區別：

file模塊是針對某個指定文件進行【打開】【讀寫】【關閉】
socket模塊是針對 服務器端 和 客戶端Socket 進行【打開】【讀寫】【關閉】

#server端
import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(('127.0.0.1',8000)) #綁定手機卡
phone.listen(5)
print('---------')
while True:
    conn,addr=phone.accept()  #等電話

    print("電話線路是",conn)
    print("客戶端的手機號是",addr)
    while True:  #通信循環
        try:
            msg=conn.recv(1024)  #收消息
            if not msg:break
            print('客戶端發來的消息是：',msg)
            conn.send(msg.upper())#發消息
        except Exception:
            break
    conn.close()
phone.close()

#客戶端
#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8000))
while True:
    msg=input(">>>:").strip()
    if not msg: continue
    phone.send(msg.encode('utf-8'))  #發送給服務端的消息
    data=phone.recv(1024)
    print('收到服務端發來的消息',data)
phone.close()

socket參數使用

## socket參數使用
參數一：地址簇

　　socket.AF_INET IPv4（默認）
　　socket.AF_INET6 IPv6

　　socket.AF_UNIX 只可以用於單一的Unix系統進程間通訊

參數二：類型

　　socket.SOCK_STREAM　　流式socket , for TCP （默認）
　　socket.SOCK_DGRAM　　 數據報式socket , for UDP

　　socket.SOCK_RAW 原始套接字，普通的套接字沒法處理ICMP、IGMP等網絡報文，而SOCK_RAW能夠；其次，SOCK_RAW也能夠處理特殊的IPv4報文；此外，利用原始套接字，能夠經過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭。
　　socket.SOCK_RDM 是一種可靠的UDP形式，即保證交付數據報但不保證順序。SOCK_RAM用來提供對原始協議的低級訪問，在須要執行某些特殊操做時使用，如發送ICMP報文。SOCK_RAM一般僅限於高級用戶或管理員運行的程序使用。
　　socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的連續數據包服務

參數三：協議

　　0　　（默認）與特定的地址家族相關的協議,若是是 0 ，則系統就會根據地址格式和套接類別,自動選擇一個合適的協議

其餘參數：sk是自定義的變量，s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

服務端套接字函數
s.bind()    綁定(主機,端口號)到套接字
s.listen()  開始TCP監聽
s.accept()  被動接受TCP客戶的鏈接,(阻塞式)等待鏈接的到來

客戶端套接字函數
s.connect()     主動初始化TCP服務器鏈接
s.connect_ex()  connect()函數的擴展版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常

公共用途的套接字函數
s.recv()            接收TCP數據
s.send()            發送TCP數據(send在待發送數據量大於己端緩存區剩餘空間時,數據丟失,不會發完)
s.sendall()         發送完整的TCP數據(本質就是循環調用send,sendall在待發送數據量大於己端緩存區剩餘空間時,數據不丟失,循環調用send直到發完)
s.recvfrom()        接收UDP數據
s.sendto()          發送UDP數據
s.getpeername()     鏈接到當前套接字的遠端的地址
s.getsockname()     當前套接字的地址
s.getsockopt()      返回指定套接字的參數
s.setsockopt()      設置指定套接字的參數
s.close()           關閉套接字

面向鎖的套接字方法
s.setblocking()     設置套接字的阻塞與非阻塞模式
s.settimeout()      設置阻塞套接字操做的超時時間
s.gettimeout()      獲得阻塞套接字操做的超時時間

面向文件的套接字的函數
s.fileno()          套接字的文件描述符
s.makefile()        建立一個與該套接字相關的文件