python3網路程式設計01
網路程式設計
網路目的 ： 資料傳輸
ISO(國際標準化組織)
OSI七層模型 ----》 網路通訊的標準化流程
應用層 ： 提供使用者服務， 具體的內容由特定的程式規定
表示層 ： 提供資料的加密和壓縮優化
會話層 ： 確定建立應用級的連線，選擇傳輸服務
傳輸層 ： 提供不同的資料傳輸服務，進行流量控制
網路層 ： 路由選擇，網路互聯
鏈路層 ： 提供鏈路交換，具體訊息的傳送
物理層 ： 物理硬體，介面，網絡卡的規定
四層模型
應用層
傳輸層
網路層
物理鏈路層
五層模型（TCP/IP模型）
應用層 （應用層 表示層 會話層）
傳輸層
網路層
鏈路層
物理層
OSI模型優點 ： 將功能分開，降低網路傳輸中的耦合度。使開發流程更加清晰，每部分各司其職
高內聚 ： 每個模組功能儘量單一，不會多個功能摻雜
低耦合 ： 儘量降低每個模組之間的關聯性
要求 ： 能夠順序說出七層模型 五層模型
知道每一層幹什麼事情
理解訊息傳輸流程
資料傳輸流程
1 傳送端由應用層到物理層逐級新增資訊頭（首部），最終在物理層傳送
2中間經過節點（交換機，路由器）轉發傳送到接收端
3 在接受端根據傳送端的每個資訊頭進行解析，最終訊息到應用層展示給使用者
網路協議：在網路通訊中協議各方必須遵守的規定。如建立什麼連線，訊息結構如何解析等
應用層 ： TFTP HTTP DNS SMTP
傳輸層 ： TCP UDP
網路層 ： IP
物理層 ： IEEE
網路相關概念
網路主機 ： 在網路上確定一臺主機 Host
本地使用 ： ‘localhost’ 127.0.0.1
網路地址 ： ‘0.0.0.0’ ‘172.60.50.54’ (本機網路IP)
檢視本機IP地址：ifconfig (linux)
ipconfig (windows)
ipython3 進入互動模式
通過計算機名獲取匹配的IP
In [5]: socket.gethostbyname(‘tedu’)
Out[5]: ‘127.0.1.1’
In [6]: socket.gethostbyname(‘localhost’)
Out[6]: ‘127.0.0.1’
獲取本機的計算機名
In [7]: socket.gethostname()
Out[7]: ‘tedu’
IP地址
網路上確定一臺主機的地址
IPv4： 點分十進位制 比如 192.168.1.3 0–255
IPv6 128位
網路連線測試
ping 172.60.50.180
特殊IP
127.0.0.1 本地測試IP
0.0.0.0 自動使用本地可用網絡卡IP
192.168.1.0 代表當前網段
192.168.1.1 通常為閘道器地址
192.168.1.255 廣播地址
通過地址獲取主機網路資訊
In [2]: socket.gethostbyaddr(‘www.baidu.com’)
Out[2]: (‘127.0.0.1’, [], [‘119.75.213.61’])
主機 別名 IP地址
IP地址轉換為十六進位制表達
In [4]: socket.inet_aton(‘192.168.1.2’)
Out[4]: b’\xc0\xa8\x01\x02’
In [5]: socket.inet_ntoa( b’\xc0\xa8\x01\x02’)
Out[5]: ‘192.168.1.2’
域名：網路伺服器地址在網路上的名稱
埠號： 埠號是網路地址的一部分，用於區分一個網路主機上的網路應用
*在一個系統中每個網路應用監聽不同的埠，以獲取對應埠傳遞的資訊
取值範圍 ： 1----65535
1-255 一些通用埠 （眾所周知的程式佔用）
256 --1023 系統埠
1024 – 65535 自用埠 >10000
獲取應用程式埠
In [2]: socket.getservbyname(‘mysql’)
Out[2]: 3306
網路位元組序：資料在網路中的傳輸格式
傳輸層服務
面向連線的傳輸服務
基於tcp協議的資料傳輸
傳輸特徵：可靠的資料傳輸
可靠性 ： 資料在傳輸中，無失序 無差錯 無丟失 無重複
實現手段:在資料傳輸前和傳輸結束後需要建立連線和斷開連線
三次握手 ： 在面向連線的傳輸服務中建立連線的過程
- 客戶端向伺服器傳送連線請求
- 伺服器接受到請求進行確認，返回確認報文
- 客戶端收到伺服器回覆最終確認連線
四次揮手 ： 在面向連線的傳輸服務站斷開連線的過程 - 主動方傳送報文，告知被動方要斷開連線
- 被動方回覆報文，表示已經接收到請求，準備斷開
- 被動方再次傳送報文，表示準備處理就緒，可以斷開
- 主動發發送確認報文，斷開連線
應用情況 ： 適用於傳輸較大的內容或檔案，網路良好,需要保證傳輸可靠性的情況
e.g. 聊天資訊 檔案的上傳下載， 郵件處理
網頁獲取
面向無連線的傳輸服務----udp協議
傳輸特點：
不保證傳輸的可靠性
沒有連線和斷開的過程
資料的收發比較自由
適用情況 ： 網路情況可能產生丟包，對傳輸可靠性要求低
e.g. ： 網路視訊， 群聊，廣播等
要求： - 理解三次握手和四次揮手，能夠描述過程
- 知道tcp傳輸和udp傳輸的區別
3，七層模型osi
socket 套接字程式設計
目的 ： 通過程式語言提供的套接字程式設計介面，可以更簡單的完成基於tcp和udp的程式設計
套接字 ： 完成上述目標的一種程式設計手段
套接字類別
流式套接字（SOCK_STREAM）：傳輸層基於tcp的協議通訊
面向連線可靠的傳輸 tcp的傳輸 流式套接字
資料報套接字（SOCK_DGRAM）： 傳輸層基於udp協議傳輸
面向無連線不可靠的傳輸 udp的傳輸 資料報套接字
底層套接字 （SOCK_RAM）: 訪問底層協議套接字
TCP的服務端
import socket
- 建立套接字
socket.socket(sock_family = AF_INET,
sock_type = SOCK_STREAM,
proto = 0)
功能 ： 建立套接字
引數 ： sock_family 地址族型別 AF_INET ipv4網路通訊
sock_type 套接字型別 SOCK_STREAM 流式
SOCK_DGRAM 資料報
proto 通常為0 選定子協議型別
返回值 ：返回套接字物件 - 繫結地址
sockfd.bind(addr)
功能 ： 繫結地址
引數 ： addr —》 元組 （ip,port） (‘0.0.0.0’,1234) - 設定監聽套接字
sockfd.listen(n)
功能： 將套接字設定為監聽套接字，建立監聽佇列
引數： 監聽佇列大小
- 一個監聽套接字可以連線多個客戶端
- 等待接受客戶端連線
connfd,addr = sockfd.accept()
功能 ： 阻塞等待處理客戶端連線
返回值 ： connfd 新的套接字，用於和客戶端通訊
addr 連線的客戶端的地址 （ip,port）
- 阻塞函式 ： 當程式執行到阻塞函式位置，如果某種條件沒有達成則暫停程式執行，知道條件達成結束阻塞
- 訊息的收發
data = connfd.recv(buffersize)
功能 ： 接受訊息
引數 ： 一次接受訊息的大小位元組
返回值 ： 返回接受到的內容
n = connfd.send(data)
功能 ： 傳送訊息給對應客戶端
引數 ： 要傳送的內容，（bytes格式）
返回值 ： 返回實際傳送的位元組數 - 關閉套接字
sockfd.close()
- telnet ip port
客戶端
- 建立套接字 （和服務端套接字型別相同）
- 發起連線
connect（addr）
功能 ： 向服務端發起連線
引數 ： 服務端地址 元組 - 訊息收發
- 關閉套接字
ocket函式 描述
服務端socket函式
s.bind(address) 將套接字繫結到地址, 在AF_INET下,以元組（host,port）的形式表示地址.
s.listen(backlog) 開始監聽TCP傳入連線。backlog指定在拒絕連線之前，作業系統可以掛起的最大連線數量。該值至少為1，大部分應用程式設為5就可以了。
s.accept() 接受TCP連線並返回（conn,address）,其中conn是新的套接字物件，可以用來接收和傳送資料。address是連線客戶端的地址。
客戶端socket函式
s.connect(address) 連線到address處的套接字。一般address的格式為元組（hostname,port），如果連接出錯，返回socket.error錯誤。
s.connect_ex(adddress) 功能與connect(address)相同，但是成功返回0，失敗返回errno的值。
公共socket函式
s.recv(bufsize[,flag]) 接受TCP套接字的資料。資料以字串形式返回，bufsize指定要接收的最大資料量。flag提供有關訊息的其他資訊，通常可以忽略。
s.send(string[,flag]) 傳送TCP資料。將string中的資料傳送到連線的套接字。返回值是要傳送的位元組數量，該數量可能小於string的位元組大小。
s.sendall(string[,flag]) 完整發送TCP資料。將string中的資料傳送到連線的套接字，但在返回之前會嘗試傳送所有資料。成功返回None，失敗則丟擲異常。
s.recvfrom(bufsize[.flag]) 接受UDP套接字的資料。與recv()類似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收資料的字串，address是傳送資料的套接字地址。
s.sendto(string[,flag],address) 傳送UDP資料。將資料傳送到套接字，address是形式為（ipaddr，port）的元組，指定遠端地址。返回值是傳送的位元組數。
s.close() 關閉套接字。
s.getpeername() 返回連線套接字的遠端地址。返回值通常是元組（ipaddr,port）。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一個元組(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 設定給定套接字選項的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字選項的值。
s.settimeout(timeout) 設定套接字操作的超時期，timeout是一個浮點數，單位是秒。值為None表示沒有超時期。一般，超時期應該在剛建立套接字時設定，因為它們可能用於連線的操作（如connect()）
s.gettimeout() 返回當前超時期的值，單位是秒，如果沒有設定超時期，則返回None。
s.fileno() 返回套接字的檔案描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag為0，則將套接字設為非阻塞模式，否則將套接字設為阻塞模式（預設值）。非阻塞模式下，如果呼叫recv()沒有發現任何資料，或send()呼叫無法立即傳送資料，那麼將引起socket.error異常。
s.makefile() 建立一個與該套接字相關連的檔案