一拇颅、基礎(chǔ)知識(shí)

1幢尚、名詞縮寫

TCP（Transmission Control Protocol）傳輸控制協(xié)議

IP（Internet Protocol）因特網(wǎng)協(xié)議

HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）超文本傳輸協(xié)議

OSI/RM （Open System Interconnection Reference Model）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型

UDP(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

ICMP（Internet Control Message Protocol）因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議

FTP（File Transfer Protocol）文件傳輸協(xié)議

ARP（Address Resolution Protocol）地址解析協(xié)議

2铃绒、IP地址

TCP/IP協(xié)議的分層模型有四個(gè)層次組成，分別為網(wǎng)絡(luò)接口層捷枯、網(wǎng)絡(luò)層崇败、傳輸層和應(yīng)用層。

IP地址實(shí)際上是一個(gè)32位整數(shù)（稱為IPV4）.

IPV6地址實(shí)際上是一個(gè)128位整數(shù)歌焦，它是IPV4的升級(jí)版飞几。

我們通過(guò)IP地址和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行按位“與”運(yùn)算，可以確定某個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)號(hào)独撇。

用網(wǎng)線直接連接的計(jì)算機(jī)或是通過(guò)集線器或者普通交換機(jī)連接的計(jì)算機(jī)之間要能夠相互通信屑墨，計(jì)算機(jī)必須要處于同一網(wǎng)絡(luò)躁锁，也就是說(shuō)他們的網(wǎng)絡(luò)地址必須相同，而主機(jī)地址必須不同卵史，否則無(wú)法通信战转。

在網(wǎng)絡(luò)上標(biāo)識(shí)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的方式是利用IP地址，但是一組IP數(shù)字很不容易記憶以躯，且沒(méi)有什么聯(lián)想的意義匣吊，因此我們會(huì)為網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器取一個(gè)有意義且容易記憶的名字，這個(gè)名字就叫做域名（Domain Name）寸潦。但是網(wǎng)絡(luò)還是依靠IP地址去識(shí)別機(jī)器色鸳，所以當(dāng)使用者輸入域名后，瀏覽器必須先去一臺(tái)有域名和IP地址對(duì)應(yīng)資料的主機(jī)去查詢這臺(tái)電腦的IP地址见转，而這臺(tái)被查詢的主機(jī)稱為域名服務(wù)器（DNS Server）命雀。

3、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試ping命令

? ping工具的主要作用是驗(yàn)證與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的連接狀態(tài)斩箫，該命令只有在安裝了TCP/IP協(xié)議后才可以使用吏砂。ping工具通過(guò)向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送特定的數(shù)據(jù)包，然后等待回應(yīng)并接收返回的數(shù)據(jù)包乘客，對(duì)每個(gè)接受的數(shù)據(jù)包均根據(jù)傳輸?shù)南⑦M(jìn)行驗(yàn)證狐血。

4、端口

? 一臺(tái)擁有IP得治的主機(jī)可以提供許多服務(wù)易核，比如Web服務(wù)匈织、FTP服務(wù)、SMTP服務(wù)等牡直，并且這些服務(wù)完全可以通過(guò)一個(gè)IP地址來(lái)實(shí)現(xiàn)缀匕。那么，主機(jī)是怎樣區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的呢碰逸？顯示不能只靠IP地址乡小，因?yàn)镮P地址與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的關(guān)系是一對(duì)多的關(guān)系。實(shí)際上是通過(guò)“IP地址+端口號(hào)”來(lái)區(qū)分不同的服務(wù)饵史。

端口的分類：

說(shuō)明：動(dòng)態(tài)端口不固定分配給某個(gè)服務(wù)满钟，也就是說(shuō)許多服務(wù)都可以使用這些端口，只有運(yùn)行的程序向系統(tǒng)提出訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的申請(qǐng)胳喷。

5湃番、socket

? 套接字（socket）是計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的一套程序接口，也是計(jì)算機(jī)進(jìn)程間通信的一種方式厌蔽，他可以實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)進(jìn)程間的通信牵辣。socket模塊包括兩個(gè)部分：服務(wù)端和客戶端，服務(wù)端負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)端口號(hào)奴饮，等待客戶端發(fā)送消息纬向；客戶端咋需要發(fā)送信息時(shí)择浊，連接服務(wù)端，將信息發(fā)送出去逾条。socket是網(wǎng)絡(luò)編程的一個(gè)抽象的概念琢岩，通常我們用一個(gè)socket表示打開(kāi)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，而打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)連接需要知道目標(biāo)計(jì)算機(jī)的IP地址和端口號(hào)师脂，再指定協(xié)議担孔。

二、http協(xié)議簡(jiǎn)介

HTTP協(xié)議是Hyper Text Transfer Protocol（超文本傳輸協(xié)議）的縮寫,是用于從萬(wàn)維網(wǎng)（WWW:World Wide Web ）服務(wù)器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協(xié)議吃警。

HTTP協(xié)議永遠(yuǎn)都是客戶端發(fā)起請(qǐng)求糕篇，服務(wù)器回送響應(yīng)。

1酌心、HTTP協(xié)議通信過(guò)程：

1.URL自動(dòng)解析

HTTP URL (URL是一種特殊類型的URI拌消，包含了用于查找某個(gè)資源的足夠的信息)的格式如下：

http://host[":"port][abs_path]

• http表示使用HTTP協(xié)議來(lái)定位網(wǎng)絡(luò)資源；

• host參數(shù)表示合法的主機(jī)域名或IP地址安券；

• port蠶食指定一個(gè)端口號(hào)墩崩，默認(rèn)為端口80；

• abs_path參數(shù)指定被請(qǐng)求資源在服務(wù)器上的文件路徑

  如果在URL中沒(méi)有給出abs_path參數(shù)侯勉，那么其在URL命令中鹦筹，必須以“/”的形式給出，通常這個(gè)工作由瀏覽器自動(dòng)幫我們完成址貌。

2.獲取IP地址铐拐，建立TCP連接

3.瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出HTTP請(qǐng)求

一旦建立了TCP連接，Web瀏覽器就會(huì)想Web服務(wù)器發(fā)送如下請(qǐng)求命令：

GET / HTTP/1.1

然后芳誓，Web瀏覽器將會(huì)以頭信息的形式向Web服務(wù)器發(fā)送一些其他信息余舶，之后瀏覽器將發(fā)送一個(gè)空白行來(lái)通知服務(wù)器頭信息的發(fā)送結(jié)束。

4.Web服務(wù)器響應(yīng)锹淌，并向?yàn)g覽器發(fā)送數(shù)據(jù)

瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求后，服務(wù)器會(huì)向?yàn)g覽器發(fā)送如下應(yīng)答消息：

HTTP/1.1 200 OK

應(yīng)答的第一行是協(xié)議的版本號(hào)和應(yīng)答碼赠制。

Web服務(wù)器向?yàn)g覽器發(fā)送頭信息完成后赂摆，將會(huì)發(fā)送一個(gè)空白行來(lái)表示頭信息的發(fā)送完畢。

5.瀏覽器解析數(shù)據(jù)

瀏覽器對(duì)Web服務(wù)器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并顯示出來(lái)钟些，這樣我們就看到了我們?cè)赨RL中所請(qǐng)求的信息烟号。

6.關(guān)閉TCP連接

一般情況下，一旦Web服務(wù)器向?yàn)g覽器發(fā)送了被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)政恍，其就會(huì)關(guān)閉TCP連接汪拥。

2、HTTP協(xié)議請(qǐng)求與響應(yīng)的具體內(nèi)容

HTTP無(wú)論是請(qǐng)求報(bào)文（Request Message）還是響應(yīng)報(bào)文（Response Message）都可以分為四個(gè)部分：

• 起始行
• 0個(gè)或多個(gè)頭域
• 空行（作為頭域部分的結(jié)束）
• 可選消息體

說(shuō)明：HTTP協(xié)議是基于行的協(xié)議篙耗，每一行以"\r\n"作為分隔符迫筑；

? 頭域則附帶一些特殊信息宪赶，每一個(gè)頭域占一行，其格式為 “名: 值”脯燃；

? 空行則是一個(gè)"\r\n"（在程序中判斷空行則是遇到’\r\n\r\n‘作為分隔符）;

? 可選消息體則包含實(shí)際數(shù)據(jù)搂妻，例如服務(wù)器返回的某個(gè)靜態(tài)HTML文件的內(nèi)容。

HTTP協(xié)議的請(qǐng)求報(bào)文的起始行

格式如下：

方法[空格]請(qǐng)求URI[空格]版本號(hào)[回車換行]

例如：

GET /index.html /HTTP/1.1

說(shuō)明：其中辕棚，GET就是請(qǐng)求方法欲主，/index.html就是被請(qǐng)求資源在服務(wù)器上的路徑，HTTP/1.1就是HTTP協(xié)議版本號(hào)逝嚎。

請(qǐng)求方法有很多種扁瓢，各個(gè)方法的解釋如下：

版本號(hào):

? 現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的有HTTP/1.0和HTTP/1.1兩個(gè)版本赚哗，1.1和1.0相比最大的特點(diǎn)就是增加對(duì)長(zhǎng)連接的支持她紫。

? HTTP/1.0只支持端連接，每次連接只處理有關(guān)請(qǐng)求屿储，即使對(duì)同一站點(diǎn)的每一個(gè)頁(yè)面的訪問(wèn)贿讹，瀏覽器和服務(wù)器之間都有建立一次單獨(dú)的鏈接。

HTTP/1.1支持長(zhǎng)連接够掠，在一個(gè)TCP連接上可以傳送多個(gè)HTTP請(qǐng)求和應(yīng)答民褂，減少建立和關(guān)閉連接的消耗和延遲。例如一個(gè)包含多張圖片資源的網(wǎng)頁(yè)文件的多個(gè)請(qǐng)求和響應(yīng)可以在同一個(gè)連接中傳輸疯潭，并且還允許瀏覽器客戶端不用等待上一次請(qǐng)求的結(jié)果返回就可以發(fā)送下一個(gè)請(qǐng)求赊堪，也就是支持pipeline管線化。

HTTP協(xié)議的響應(yīng)報(bào)文的起始行

格式如下：

版本號(hào)[空格]狀態(tài)碼[空格]原因[回車]

例如：

HTTP/1.1 200 OK

說(shuō)明：HTTP/1.1表明協(xié)議版本竖哩；200是一個(gè)status code哭廉，也就是響應(yīng)狀態(tài)碼；OK是狀態(tài)碼的解釋字符串相叁。

? 響應(yīng)狀態(tài)碼有三位數(shù)組成遵绰，第一個(gè)數(shù)字定義了響應(yīng)類別。

三增淹、網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)

? TCP和UDP是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)傳輸層最重要的兩個(gè)協(xié)議椿访。TCP協(xié)議負(fù)責(zé)在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間建立可靠連接，保證數(shù)據(jù)包按順序到達(dá)虑润。因此成玫，TCP協(xié)議適合對(duì)準(zhǔn)確性要求較高的場(chǎng)合，比如文件傳輸、電子郵件等哭当。UDP是面向無(wú)連接的協(xié)議猪腕，使用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，不需要事先建立連接荣病，只需要知道對(duì)方的IP地址和端口號(hào)即可码撰，但是UDP協(xié)議不保證數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確送達(dá)。雖然UDP數(shù)據(jù)不可靠个盆，但它的傳輸速度快脖岛，因此對(duì)于可靠性要求不高的場(chǎng)合，可以使用UDP協(xié)議颊亮，如網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音柴梆、視頻點(diǎn)播等。

1.TCP客戶端編程

TCP是一種面向連接的傳輸層協(xié)議终惑，TCP Socket是基于一種C/S的編程模型绍在，服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)客戶端的連接請(qǐng)求，一旦建立連接即可進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)雹有。

客戶端編程流程：

1. 創(chuàng)建socket

2. 連接服務(wù)器

3. 發(fā)送數(shù)據(jù)

4. 接收數(shù)據(jù)

5. 關(guān)閉socket

# 導(dǎo)入socket庫(kù)
import socket

# 1偿渡、創(chuàng)建socket對(duì)象
# socket.AF_INET指定使用IPV4，若要使用IPV6則指定為AF_INET6
# SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協(xié)議
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

"""
2霸奕、作為服務(wù)器溜宽，提供什么樣的服務(wù)，其端口號(hào)就一定要固定质帅，訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)的端口號(hào)80适揉，SMTP的服務(wù)端口是25，
端口號(hào)小于1024的是Internet標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)端口煤惩，大于1024的可以隨意使用嫉嘀。
注意：在這里使用的是一個(gè)tuple，包含地址與端口號(hào)
""" 
s.connect(('www.baidu.com', 80))   

"""
3魄揉、發(fā)送數(shù)據(jù)
廣泛應(yīng)用的有HTTP/1.0和HTTP/1.1兩個(gè)版本剪侮，1.1和1.0相比最大的特點(diǎn)就是增加對(duì)長(zhǎng)連接的支持。
HTTP/1.1支持長(zhǎng)連接洛退，在一個(gè)TCP連接上可以傳送多個(gè)HTTP請(qǐng)求和應(yīng)答票彪，減少建立和關(guān)閉連接的消耗和延遲
"""
s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\nConnection:close\r\n\r\n')


# 4、接收數(shù)據(jù)
buf = []
while True:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buf.append(d)
    else:
        break
# 把列表中的元素連接成字符串
data = b''.join(buf)
# 5不狮、關(guān)閉socket
s.close()

# split()  在第一次遇到'\r\n\r\n'時(shí)對(duì)字符串進(jìn)行切片，參數(shù)1在旱，代表分成兩部分摇零。
header, html = data.split((b'\r\n\r\n'), 1)

# 對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼
print(header.decode('utf-8'))
# 把接收的數(shù)據(jù)寫入文件
with open('baidu.html', 'wb') as b:
    b.write(html)

2、TCP服務(wù)器端編程

1. 打開(kāi)socket
2. 綁定監(jiān)聽(tīng)地址以及端口
3. 監(jiān)聽(tīng)連接
4. 建立連接
5. 接收/發(fā)送數(shù)據(jù)

import socket
import threading
# 監(jiān)聽(tīng)哪些網(wǎng)絡(luò)  192.168.31.230是監(jiān)聽(tīng)本機(jī) 0.0.0.0是監(jiān)聽(tīng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)
address = '192.168.31.230'
# 監(jiān)聽(tīng)自己的哪個(gè)端口
port = 8081
# 接收從客戶端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)的緩存區(qū)大小
buff_size = 1024
s = socket.socket()
s.bind((address, port))
# 最大連接數(shù)
s.listen(2)


def tcp_link(sock, addr):
    while True:
        """
        recv(緩存大小) - 獲取客戶端給服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)桶蝎，返回值是二進(jìn)制
        緩存大小 - 決定一次可以接收的數(shù)據(jù)的最大字節(jié)數(shù)
        這兒也會(huì)阻塞線程驻仅，直到客戶端發(fā)送了消息才會(huì)接著往后執(zhí)行
        """
        recv_data = client_sock.recv(buff_size).decode('utf-8')
        if recv_data == 'exit' or not recv_data:
            break
        print("from client:" + recv_data)
        send_data = 'from sever:' + recv_data
        """
        send(數(shù)據(jù)) - 將指定的數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端
        數(shù)據(jù) - 要求是二進(jìn)制
        
        字符串(str)轉(zhuǎn)二進(jìn)制(bytes):
        a.bytes(字符串, 'utf-8')
        b.字符串.encode('utf-8')
        
        二進(jìn)制轉(zhuǎn)字符串
        a.str(二進(jìn)制數(shù)據(jù), 'utf-8')
        b.二進(jìn)制.decode('utf-8')
        """
        client_sock.send(send_data.encode())
    client_sock.close()


while True:
    client_sock, client_address = s.accept()
    # client_address是元祖
    print('connect from:', client_address)
    # 傳輸數(shù)據(jù)都利用client_sock谅畅，和s無(wú)關(guān)，t為新創(chuàng)建的線程
    t = threading.Thread(target=tcp_link, args=(client_sock, client_address))
    t.start()
s.close()

3噪服、UDP編程

和TCP類類似毡泻，UDP編程也需要將通信雙方分為客戶端和服務(wù)器。服務(wù)器端綁定需要端口粘优，單不需要用listen()進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)仇味，而是直接接收來(lái)自任何客戶端的數(shù)據(jù)”⑺常客戶端不需要調(diào)用connect()與服務(wù)器進(jìn)行連接丹墨，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器。

UDP客戶端

import socket

BUFSIZE = 1024
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    msg = input(">> ").strip()
    ip_port = ('192.168.31.230', 9999)
    client.sendto(msg.encode('utf-8'), ip_port)

    data, server_addr = client.recvfrom(BUFSIZE)
    print('客戶端recvfrom ', data.decode('utf-8'), server_addr)

client.close()

UDP服務(wù)端

import socket

BUFSIZE = 1024
ip_port = ('192.168.31.230', 9999)
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # udp協(xié)議
server.bind(ip_port)
while True:
    data, client_addr = server.recvfrom(BUFSIZE)
    print('server收到的數(shù)據(jù)', data.decode('utf-8'))
    # 處理接收到的數(shù)據(jù)嬉愧，將小寫變成大寫
    server.sendto(data.upper(), client_addr)