网络
网络基础
- 网络把多方连接在一起，然后可以进行数据传递
- 所谓的网络编程就是：在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信
1）IP地址
- 如何将数据精确地传递到目标电脑⇒ 通过IP地址
- 如果我们把一栋栋大房子比作一台台电脑，IP地址就类似这个大房子的位置。
- IP地址的作用是：在网络上标记唯一一台电脑
1>查看网卡信息
- Win中：打开终端，输入ipconfig
- Linux：打开终端，输入ifconfig
- 每一个缩进的块就是一个网卡，前面的就是网卡名
- lo表示本地环回，测试用的
- ifconfig不仅可以查看网卡信息，还能关闭/打开网卡
sudo ifconfig 网卡名 down # 关闭网卡
sudo ifconfig 网卡名 up # 打开网卡
- 小tips: Linux中，
Ctrl A在终端中可以让指针快速回到行首；Ctrl E可以回到行尾。
2>IP地址分类
- IPv4: xxx.xxx.xxx.xxx IP 地址的第四种版本，以四个分隔的数字组成，每个数字最大值为255。
- IPv6: ipv4已经被瓜分完了，枯竭了。未来的趋势，遥远的未来。号称可以标记每一粒沙。
- 前三位标记网络，前三位相同可以通信。后面一位标记主机。前三位叫网络号，后一位叫主机号。主机号为0,还有255不能用，所以一个网内最多可以有254个主机。这种就被称为C类IP。
- 主机太多了，就可以以后两位为主机号，前两位为网络号。
3>私有IP
- 有一部分的IP地址是属于我们的局域网使用，也就是私网IP。它们的范围是：
10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.31.255.255
192.168.0.0~192.168.255.255
- IP地址127.0.0.1~127.255.255.255用于回路测试。
如127.0.0.1可以测试本机中配置的web服务器
2）端口
- 如果把电脑比作一栋栋大房子，应用程序就是每一个住户，电脑为这些住户分配门牌号。有了这些门牌号就不会串错门，这个门牌号就叫做端口号，它是用来唯一标记应用程序的。
1>端口的分类（部分）
1.知名端口
- 知名端口是众所周知的端口号，范围从0到1023
80端口分配给HTTP服务
21端口分配给FTP服务
- 在一般情况下，一个程序需要使用知名端口时，需要有root权限
2.动态端口
- 动态端口的范围是从1024到65535
- 它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。
- 当一个系统程序或应用程序需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。
- 当这个程序关闭时，这个占用的端口号随之释放。
2>查看端口号
netstat －an # 查看端口状态
lsof -i [tcp/udp]:端口号 # 知道该端口被哪个应用占用
3）socket
- socket 插口、插排
- socket是完成网络通信的必备东西
- 不同电脑的进程间如何通信？
- 首要解决的问题是如何唯一标识一个进程，否则通信无从谈起！
- 在1台电脑上可以通过进程号（PID）来唯一标识一个进程，但是在网络中这是行不通的。
- 其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用进程（进程）。
- 这样利用ip地址，协议，端口就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互
创建socket
- python 中，使用socket模块即可：
import socket
socket.socket(AddressFamily, Type) # 第一个参数是协议、族，第二个写UDP或tcp
- Address Family：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信） 或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信）,实际工作中常用AF_INET
- Type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）
- 创建一个tcp socket(tcp套接字)
import socket
# 创建tcp的套接字(s即套接字对象)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# TODO 这里使用套接字功能
# 关闭套接字
s.close()
- 创建一个udp socket（udp套接字）
import socket
# 创建udp的套接字(s即套接字对象)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# TODO 这里使用套接字功能
# 关闭套接字
s.close()
4）UDP
- 传输控制报协议，类似于写信
- 只有位于同一个网络才能进行通信
1>发送UDP
- 在Linux中编写代码：
- Windows搜索网络调试助手，下载
- 运行py文件，与该程序进行对话
（这里乱码了，编码改成gbk即可）
2>增加循环和跳出
- 先备份一下文件：
:w udp发送1.py
- 循环跳出：
- 发送数据验证一下：
3>接收udp数据
- 接收udp数据，首先需要绑定 一个端口。
这里分配了一个8090的端口
必须绑定自己电脑的IP和端口，其它的不行
- 其次，等待接收对方发送的数据，并打印出来
可以试一下打印recv_data,发现是一个元组：（内容，(对方IP, 对方端口）
- 互相发送数据：
- 完整代码如下：
- 一个套接字可以即发又收
4>单工、半双工、全双工
网络通信的概念
- 单工：信息指向是单向的，比如收音机。
- 半双工：信息指向双向，但不能同时收发，比如对讲机
- 全双工：手机之类的。socket套接字是全双工的。
5>创建一个UDP聊天小程序
- 先完成主体（完成之后备份）：
- 封装在函数内，添加一个选择功能
用python3打开，先不选择功能。拿网络调试助手给其发送三条消息。然后终端中选择接收功能，发现一次接收一条消息。当第四次接收时，发现程序一直在等待页面，没有数据就一直在那里卡着。这说明：
操作系统，把接收到的数据入栈了。套接字对象每一次调用接收打印，操作系统就查看是否有该端口的数据，有就弹出一条数据。
如果知道别人的端口，就可以一直发数据，操作系统会一直存着。当发送的数据足够大足够多时，对方电脑就会卡到崩溃。
- 效果展示：
5)TCP
- 传输控制协议（Transmission Control Protocol)是一种面向连接的可靠的，基于字节流的传输层协议，由ETF的RFC 793定义
- TCP通信需要经过创建连接、数据传递、终止连接 三个步骤
- TCP通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的连接，才能发送数据，类似打电话
- TCP更稳定和可靠（丢包或是包损坏，会要求计算机重新发一份）
1>TCP特点
1.面向连接
- 通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。
- 双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。
- 完成数据交换后，双方必须断开此连接，以释放系统资源。
- 这种连接是一对一的，因此TCP不适用于广播的应用程序，基于广播的应用程序请使用UDP协议。
2.可靠传输
- TCP采用发送应答机制
TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功 - 超时重传
发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段。
TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。 - 错误校验
TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。 - 流量控制和阻塞管理
流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。
3.为什么常用TCP而不是UDP
- 面向连接（确认有三方交握，连接创建后才做传输）
- 有序数据传输
- 重发丢失的数据包
- 舍弃重复的数据包
- 无差值的数据传输
- 阻塞/流量控制
2>tcp客户端
- TCP严格区分服务器端和客户端
- 服务器端，就是提供服务的一方。客户端，就是需要被服务的一方
- 参照下方的代码：（让程序当客户端，网络调试助手当服务器）
send参数只有一个要发送的内容；sendto参数有要发送的内容和地址
- 接收用的网络调试工具，选择TCP服务器选项，然后开启
3>tcp服务器
1.tcp服务器1.0
- 创建服务器的流程很固定：
- socket创建一个套接字
- listen使套接字可以变为被动链接
- accept等待客户端的链接
- accept等待客户端的链接
- recv/send接收发送数据
- 参照下方代码，注意阅读注释：
- 服务器的监听套接字打开，客户端C1和C2先连接监听套接字，然后服务器为其分配新套接字，客户端与新套接字建立链接，与监听套接字断开链接。监听套接字保持监听，服务套接字负责服务。
- 服务器先运行。
- 服务器先收后发。
2.tcp服务器2.0（接待多个客户端）
- 加个循环：
- 打开多个网络助手向其发送数据（也可以使用之前写好的客户端程序）
- 强行退出的话，再次打开会发现端口被占用（其实等待一段时间就好，不想等的话，看下面的解决办法）
- 可以：
- net -anp | grep 端口号 # 查看该端口是否被占用
- fuser -vn tcp 端口号 # 查看占用该端口的进程
- kill -s 9 查出来的PID # 杀死该进程，PID就是进程号
- ps # 查看所有进程号，以检查是否被真正杀死
3.tcp服务器3.0(断开链接，保持链接)
- 现在在接待客户端时有个问题，每个客户端执行了一次操作后，就需要再次链接了。（加循环，辅助条件判断退出）
- 因为上面在循环，所以监听套接字不可能退出（辅助条件判断退出）。
- 因为两个需求都要辅助条件判断退出，所以定义一个方法。
- 看下列代码：
- 效果：
4.tcp服务器
- 以下是在2.0的基础上进行操作的，请复制2.0版本到4.0,然后编辑
- 每次都要输入判断，麻不麻烦？有没有办法判断客户端的状态，如果客户端主动断开连接，就退出为整个客户端的服务。还真有：
- 如果recv解堵塞，那么有两种可能：
- 客户端数据已经发送过来了
- 客户端调用了close()断开连接
- 由于不能发送空数据，所以只要判断是否传来数据(没有传来会为None),就可以进行分支判断了。
- 代码如下:
- 结果如下：
- 、
- 服务器在这里告一段落，仍然有需要解决的问题：比如，如何同时接入多个客户端，同时工作？后面多任务再进行补充。
4>tcp文件下载器
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5>其它注意事项
- listen(128) 中的参数是指同一时刻最大达访问数，这个数字填多少其实没太大关系，取决于操作系统处理的逻辑（不然高并发只要改个数字？）。这也是为什么Linux做服务器非常好的原因。
- tcp&udp处理逻辑如下：
| tcp_client | tcp_server | udp |
|---|---|---|
| socket | socket | socket |
| conect | bind | bind(若是客户端可省) |
| send/recv | listen | sendto/recvfrom |
| close | accept | close |
| recv/send | ||
| close |
- 为了保证客户端不因多开出问题，不绑定
腾讯QQ采取半UDP半TCP，当登录QQ时，会获得一个动态端口。当要和他人聊天时，发送信息，首先到腾讯服务器中（服务器有固定端口），然后服务器就知道其此时此刻的端口号。然后另一方的QQ登录时，也获得一个动态端口。于是腾讯服务器就知道两方端口，起到一个桥梁的作用，传递数据。但是，雁过拔毛，腾讯服务器会存储聊天信息。国家规定，至少保存六个月。像腾讯这种体量的大公司，根本不删的。
- 关闭listen，新的客户端不能再接入。但已经服务的客户端依旧会服务完。
