Python網路程式設計零基礎1
阿新 • • 發佈：2018-12-08
1. 網路的概念
1）網路：多個節點通過特定的介質聯絡起來
的一種關係
2）計算機網路：以計算裝置作為節點
通訊線路作為介質的網路
3）網際網路（英特網）
把許多的網路連在一起的網路
4）起源：起源於冷戰
2. 網路功能
1）資料與資訊的傳輸
2）資源的共享
3）打破時空的限制
3. 網路分類：
範圍
1）區域網：小範圍網路，位於同一個網段的網路
2）都會網路：比區域網範圍稍大的網路
3）廣域網：更大範圍的網路
使用者群體
1）專用網：針對特定使用者，例如軍用網、金融網 2）公用網：針對公眾的
4. 網路效能的衡量指標
1）頻寬：通訊通道支援的最高資料傳輸頻率 單位：Mb/s, Kb/s, Gb/s 100M 100Mbits b ==> bits 二進位制位 B ==> Byte 位元組（8bits） 2）傳輸速率：每秒傳輸多少個bits資料 3）吞吐量：單位時間內通過某個網路的資料量 4）時延：傳送到完成接收之間的時間差 - 傳輸時延：從傳送到傳送完成的時間 - 傳播時延：電磁波、電訊號在介質中傳輸 所必須的時間 - 處理時延：網路資料交換節點進行 儲存、轉發時候所需的時間 - 排隊時延：網路節點佇列分組、排隊所經歷 的時間 * 路由器（router）：網路核心裝置
5. 網路程式設計的幾個術語
1）伺服器：提供網路服務的一方
2）客戶端：請求服務的一方
3）通訊：資料傳輸或交換的過程
4）協議(protocol)：一組規則，資料的組織、
編碼、傳輸、校驗、解析規則
a =====> a
6. 網路通訊的過程
客戶端 伺服器
請求服務 接收請求
解析請求
處理請求
返回響應
顯示響應結果
7. 網路通訊要解決的問題
客戶端---------伺服器 如何找到對方---------如何讓對方找到自己 如何聯絡對方---------如何讓對方聯絡自己 如何進行數正確傳輸---------如何進行數正確傳輸 如何讓對方正確理解自己的意思 如何結束對話---------如何結束對話 1）查閱域名系統（如果知道IP，可以直接連線對方） www.baidu.com(域名)===>119.75.217.26(IP) 域名系統：DNS 伺服器到域名系統註冊、備案 2）客戶端主動向伺服器發出連線請求 伺服器接收客戶端發出的連線請求 （三次握手） 3）正確傳輸：通訊協議來保證 4）如何正確理解對方意思：應用協議來保證 5）釋放連線：釋放資源(四次揮手) **8. 協議** - 一組規則，規定了資料組織、編碼、傳送、 傳輸、解析的標準 - 由權威的機構制定或通訊雙方約定 - 通訊的參與方都必須遵守
9. ISO/OSI七層參考模型
ISO：國際標準化組織
OSI：開放式系統互聯參考模型
功能：網路通訊過程的標準化
把網路通訊過程分為7個層次
每個層次完成特定的任務
分解：分解過程，分解規模，降低複雜度
優點：分解問題規模，降低複雜度
各司其職
解耦
#### TCP/ IP七個層次：
7 應用層(Application)：
提供使用者服務，具體定義程式或服務的功能
常用的應用協議有：
http(用於超本文傳輸)
pop3(郵件接收)
smtp(郵件傳送)
telnet(遠端登入)
ftp(檔案傳輸協議)
6 表示層(Presentation)：
資料的壓縮、優化、加密
5 會話層(session)：
建立應用的連線，選擇合適的傳輸服務
4 傳輸層(Transportation)：
負責程序到程序間的通訊
保證可靠性傳輸、差錯校驗、流量控制
3 網路層(Network)：
負責主機到主機之間的通訊
路由選擇（定址）、分段、網路互連
2 資料鏈路層(Data Link)：
負責相鄰主機間的通訊
進行資料交換、控制訊息收發、鏈路的連線
1 物理層(Physical)：
定義機械、電器、物理標準
硬體特性、物理介面標準、傳輸介質
七層模型的特點：
1. 建立了統一的網路工作流程
2. 每個層次功能清晰，各司其職
3. 方便了網路產品開發，推動了網路發展
4. 沒有實現
TCP/IP四層模型
應用層（應用層、表示層、會話層）
傳輸層
網路層
物理鏈路層（物理層、資料鏈路層）
五層模型
應用層（應用層、表示層、會話層）
傳輸層
網路層
資料鏈路層
物理層
10. 封裝、解封
封裝：每個層接收上一層傳遞的資料
加入本層的控制資訊（包頭）
並且傳遞給下一層
解封：每層接收下一層傳遞的資料
讀取並去掉本層的控制資訊
並且將資料傳給上一層
11. 資料包如何尋找路徑
- 每個網路節點都有一個IP地址（全球唯一）
- 資料封包的過程中
包含了資料的源地址、目的地址
- 網路轉發裝置，根據包頭中記載的目的地址
進行路徑的查詢（路由表）
如果路由表包含到達目的主機的路徑，則傳送
如果路由表不包含到達目的主機的路徑
則轉發給下一個節點
每個資料包包含一個生命週期值，每經過一個
轉發節點，該值就減1，如果該值為0還未
轉發到目的地址，該包就會被丟棄
12. IP地址
1）用32bits儲存（IPV4）
11111111 11111111 11111111 11111111（真實）
255.255.255.255 （點分十進位制表示法）
每部分的取值0~255
* ipconfig(windows)
ifconfig(Linux/Unix)
IP地址構成：網路地址 + 主機地址
172.40.91.140
* 掩碼：255.255.255.0
255轉換成二進位制：
11111111 11111111 11111111 00000000
掩碼前面連續為1的部分是網路地址
其它部分為主機地址
私網地址：預留的一部分地址段，內網使用
A類：10.0.0.1--10.255.255.254
B類：172.16.0.1--172.31.255.254
C類：192.168.0.1--192.168.255.254
特殊IP地址：
127.0.0.1 代表本機地址(迴環地址)
0.0.0.0 本機繫結的所有IP地址
主機地址全部為1：表示廣播地址
例如：192.168.0.5 （C類）
192.168.0.255 （主機部分全部為1）
表示192.168.0網段的廣播地址
主機地址全部為0，表示網路地址（網段）
例如：192.168.0.5 （C類）
192.168.0.0 （主機部分全為0）
表示192.168.0這個網段
練習：有IP地址 192.168.10.25
掩碼：255.255.252.0
求：網路地址
求廣播地址
計算方式：
第一步：將IP轉換成二進位制
11000000 10101000 00001010 00011001
第二步：將掩碼轉成二進位制
11111111 11111111 11111100 00000000
第三步：取出前22bits為網路地址
後面部分全部替換成0，轉換成10進位制
11000000 10101000 00001000 00000000
192.168.8.0 (網路地址)
22bits後面部分全部換成1，轉換成10進位制
11000000 10101000 00001011 11111111
192.168.11.255 (廣播地址)
13. 埠
1）作用：區分或標記不同的服務/應用
2）長度：16bits，1~65535
3）說明：
1~1023 系統保留使用
1024~65535 應用
4）常見埠：
80 HTTP服務埠
21 FTP服務埠
22 SSH（加密遠端登入）埠
23 telnet埠
3306 MySQL預設埠
linux下使用下面的命令檢視埠是否開啟
netstat -an | grep 埠號
對於遠端主機，連線遠端的主機埠，看是否成功
可以使用netcat,telnet工具連線埠
14. 傳輸層（TCP、UDP）
1）TCP：傳輸控制協議
提供可靠傳輸
資料無丟失、無重複、無差錯
如何實現可靠傳輸
- 面向連線的傳輸方式
- 每個資料包都有一個序號，用來
保證資料傳輸中不丟包、不重複
- 流量控制
連線建立過程（三次握手）
- 客戶端向伺服器發起連線請求
並且帶上自己當前的序號N
- 服務收到連線請求後，產生一個應答
帶兩個序號
N+1：期望客戶端下一個包的序號
K：自己的序號
- 客戶收到應答後，再給伺服器一個應答
帶上序號K+1(期望伺服器下一個包序號為
K+1)
斷開連線：四次揮手
- 主動方傳送斷開請求
- 被動方收到請求，立即返回
表示準備斷開
- 被動方處理完訊息，完成斷開準備
傳送報文，表示可以斷開
- 主動方收到指令，傳送報文確認斷開
適用場景：資料量較大、可靠性要求高
例如：網頁訪問，檔案下載，網路遊戲
2）UDP：使用者報文協議
特點：無連線、不可靠傳輸
適用：資料量小、可靠性要求不高的情況
例如：QQ傳送文字資訊，DNS
- 伺服器、客戶端工作流程
1）伺服器
建立socket -> 繫結地址 -> 監聽 -> 接收請求
迴圈收發資料 ->
關閉連線
2）客戶端
建立socket -> 發起連線 -> 收發資料 -> 關閉
==== 套接字socket的使用 ====
1. 什麼是套接字
1）用於計算機網路通訊的一種介面
利用socket可以在系統軟體實現資料的收發
最早由加州大學伯克利分校開發
是目前計算機網路通訊的基礎、標準
計算機雙方要通訊，必須建立在socket上
2）套接字的型別
- 流式套接字(SOCK_STREAM)
+ 面向連線、可靠傳輸、資料無差錯的收發序列
+ 流量控制功能
+ 資料被看成位元組流，長度無限制，多個數據包
同時流入
- 資料報套接字(SOCK_DGRAM)
+ 無連線、不可靠傳輸、資料可能丟包、重複
+ 資料構成為一個個獨立的報文
每一次傳送資料就是一個數據報
3）socket主要函式
- 建立：sokcet(socket_family=AF_INET,
socket_type=SOCK_STREAM,
proto=0)
引數：
socket_family 地址族型別，預設AF_INET
socket_type 套接字型別
SOCK_STREAM 流式套接字
SOCK_DGRAM 資料報套接字
proto 子協議型別，預設填寫0
- 繫結：bind
格式：bind(address)
引數：address 地址元組
第一個值為IP地址
第二個值為埠地址
- 監聽：listen
格式：listen(backlog)
引數：backlog 未接收連線請求個數
超過該值，則會拒絕後面的請求
- 接受連線：accept
格式：sockfd, addr = s.accept()
功能：阻塞，等待客戶端連線
如果有新的連線，接受連線並返回
返回兩個引數
sockfd: 新建立的socket，用於資料傳輸
addr: 客戶端地址
- 傳送：send
格式：send(data)
引數：要傳送的訊息，要求bytes
返回：返回實際傳送的位元組數
- 接收：recv
格式：data = s.recv(buffersize)
引數：buffersize 表示最多接收多少位元組
返回值：返回接收到的資料
如果對方傳送完成或關閉連線
返回None
- 連線：connect（只能在客戶端使用）
格式：connect(address)
引數：address 伺服器地址
- 關閉連線：close
格式：s.close()
基礎只是參考前面部落格
###基於TCP複製檔案程式碼
服務端
# 建立Socket
from socket import *
sk = socket()
# 繫結
sk.bind(('0.0.0.0',9999))
# 監聽
sk.listen()
# 阻塞等待緩衝區資料
conn,addr = sk.accept()
print('客戶端連線已建立：',addr[0])
# 接收資料
try:
f = open('ss.jpg','wb')
while True:
fs = conn.recv(1024)
print('檔案接收完畢')
if not fs:
break
else:
f.write(fs)
f.close()
except:
print('檔案開啟失敗！')
#關閉連線
sk.close()
conn.close()
# 建立Socket 連線
客戶端
from socket import *
sk = socket()
sk.connect(('127.0.0.1',9999))
#讀取檔案
try:
f = open('D:/Vscode/Mon02Demo/NetServer/Demo4/work/s.jpg','rb')
while True:
fs = f.read(1024)
if not fs:
break
else:
print(fs)
sk.send(fs)
f.close()
except:
print('檔案讀取失敗')
sk.close()