python 网络编程 day01

2018.8.6

目录

网络编程

网络相关概念

IP地址

传输层服务

socket 套接字编程

TCP的服务端

TCP的客户端

---

day01

网络编程  3

进程线程  3.5

网络 + 进程线程 1.5

MongoDB 4

regex 1.5

项目编程 2.5

难点：IO多路复用

           项目编写

           多任务编程理解 

网络编程

网络目的：数据传输

ISO（国际化标准化组织）

OSI七层模型...》 网络通信的标准化流程

1. 应用层：提供用户服务，具体的内容由特定的程序规定
2. 表示层：提供数据的加密和压缩优化
3. 会话层：确定建立应用连接，选择传输服务
4. 传输层：提供数据传输服务，进行流量控制
5. 网络层：路由选择，网络互联
6. 链路层：提供链路交换，具体的消息发送
7. 物理层：物理硬件，接口，网卡的规定

四层模型

1. 应用层
2. 传输层
3. 网络层
4. 物理链路层

五层模型（TCP/IP模型）

1. 应用层（应用层  表示层  会话层）
2. 传输层
3. 网络层
4. 链路层
5. 物理层

OSI模型优点：将功能分开，降低网络传输中的耦合度，使开发流程更加清晰，每部分各司其职

高内聚：每个模块功能尽量单一，不会多个功能掺杂

低耦合：尽量降低每个模块之间的关联系

要求：能够顺序说出七层模型，五层模型，知道每一层干什么事情，理解消息传输流程

网络协议：在网络通信中协议各方必须遵守的规定，如建立什么连接，消息结构如何解析等

5层模型	对应的协议
应用层	TFTP HTTP DNS SMTP
传输层	TCP UDP
网络层	IP
物理层	IEEE

网络相关概念

网络主机：在网络上确定一台主机

1. 网络主机：在网络上确定一台主机
2. 本地使用：'localhost'  127.0.0.1
3. 网络地址：'0.0.0.0'  '172.60.50.54' （本机网络IP）
4. 查看本机IP地址：ifconfig    (linux)
                               ipconfig   (windows)
5. ipython3   进入交互模式

6. 通过计算机名获取匹配的IP
   In [5]: socket.gethostbyname('tedu')
   Out[5]: '127.0.1.1'

   In [6]: socket.gethostbyname('localhost')
   Out[6]: '127.0.0.1'

7. 获取计算机名： 
   In [2]: socket.gethostname() 
Out[2]: 'tedu'

IP地址

1. 在网络上确定一台主机的地址

   1. IPv4 ：点分十进制 比如 192.168.1.72  0–255 
      32位二级制表示

   2. IPv6 ： 128位二进制

网络连接测试

1. ping 172.60.50.60

特殊IP

特殊ip	表示意思
127.0.0.1	本地测试IP
0.0.0.0	使用局域网内可用的IP
192.168.1.0	表示当前网段
192.168.1.1	通常是网络节点设备的IP （网关）
192.168.1.255	广播地址

通过域名获取服务器信息

socket.gethostbyaddr('www.baidu.com')
('127.0.0.1', [],    ['119.75.213.61'])
   主机     主机别名   主机IP

将点分十进制IP转换为二进制

In [11]: socket.inet_aton('192.168.1.2')
Out[11]: b'\xc0\xa8\x01\x02'

二进制转换为点分十进制IP

In [12]: socket.inet_ntoa(b'\xc0\xa8\x01\x02')
Out[12]: '192.168.1.2'

域名：

1. 定义： 网络服务器地址的网络名称

2. 端口号 ： 端口号是网络地址的一部分，在一个系统中 每个网络应用都会有一个端口号相对应。用来在接收消息时确定由谁来接收

   1. 范围 ： 1–65535 
      1–255 一些通用的众所周知程序占用 
      256-1023 系统应用端口 
      1024 — 65535 自用 >10000

   2. 获取应用端口

      In [1]: import socket
      
      In [2]: socket.getservbyname('mysql')
      Out[2]: 3306
      
      In [3]: socket.getservbyname('http')
      Out[3]: 80
      
      In [4]: socket.getservbyname('ssh')
      Out[4]: 22
      

传输层服务

1,面向连接的传输服务   ---》tcp协议

1. 传输特征：
   1. 可靠的数据传输
   2. 可靠性：数据在传输中，无失序，无差错，无丢失，无重复
   3. 在数据传输前和传输结束后需要建立连接和断开连接
2. 三次握手：在面向连接的传输服务中建立连接的过程
   1. 客户端向服务器发送连接请求
   2. 服务器接收到请求进行确认，返回确认报文
   3. 客户端收到服务器回复最终确认连接
3. 四次挥手：在面向连接的传输服务中断开连接的过程
   1. 主动方发送报文，告知被动方要断开连接
   2. 被动方回复报文，表示已经接收到请求，准备断开
   3. 被动方再次发送报文，表示准备处理就绪，可以断开
   4. 主动方发送确认报文，断开连接
4. 应用情况：适用于传输较大的内容或文件，网络良好，需要保证传输可靠性的情况
   1.  e.g.： 聊天信息，文件的上传下载，邮件处理，网页获取

2,面向无法连接的传输服务  ---》udp协议

传输特点：

1. 不保证传输的可靠性
2. 没有连接和断开的过程
3. 数据的首发比较自由
4. 适用情况可能产生丢包，对传输可靠性要求低
   e.g.:网络视频，群聊，广播等

要求：

1. 理解三次握手和四次挥手，能够描述过程
2. 直到tcp和udp传输的区别

socket 套接字编程

1. 目的
   通过编程语言提供的套接字编程接口，可以更简单的完成基于tcp和udp的编程
2. 套接字：完成上述目标的一种编程方法
3. 套接字类别
   1. 流式套接字（SOCK_STREAM）:传输层基于tcp的协议通信
         面向连接可靠的传输   tcp的传输   流式套接字
   2. 数据报套接字（SOCK_DGRAM）:传输层基于udp协议传输
         面向无连接不可靠的传输  udp的传输  数据报套接字
   3. 底层套接字（SOCK_RAM）:访问底层协议套接字

TCP的服务端

import socket
1，创建套接字

• socket.socket(sock_family=AF_INET,
•               sock_type = SOCK_STREAM,
•                             proto = 0)

功能：创建套接字

参数：

• sock_family 地址族类型， AF_INET   ipv4网通通信
• sock_type  套接字类型，SOCK_STREAM 流式， SOCK_DGRAM  数据报
• proto  通常为0  选定子协议类型

返回值：返回套接字对象

2，绑定地址

• sockfd.bind(addr)
• 功能：绑定地址
• 参数：addr  ---》元组（ip，port）（'0.0.0.0',1234）（ip，端口号）
   一个元组包含两项 ,第一项为IP第二项为端口号 ,(’172.60.50.50’,8888）

3，设置监听套接字

• sockfd.listen(n)
• 功能：将套接字设置为监听套接字，创建监听队列
• 参数：n是一个正整数 表示监听等待队列的大小
• *一个监听套接字可以连接多个客户端

4，等待接受客户端连接

• connfd,addr = sockfd.accept()
• 功能：阻塞等待处理客户端连接
• 返回值：coonnfd 新的套接字，用于与客户端通信
•               addr 连接的客户端的地址（ip，port）
• *阻塞函数：当程序运行到阻塞函数位置，如果某种条件没有达成则暂停程序运行，直到条件达成结束阻塞

5，消息的收发

• data = connfd.recv(buffersize)
• 功能 ：接收消息
• 参数 ： 一次最多接收多大的消息  字节
• 返回值 ： 返回接收到的内容
•  
• n = connfd.send(data)
• 功能 ： 发送消息
• 参数 ： 要发送的内容  要求bytes格式
• 返回值 ： 返回实际发送的字节数

6，关闭套接字

• sockfd.close()
• 功能：关闭套接字 tcp套接字连接断开
•  telnet  ip   port

from socket import * 

#创建套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

#绑定地址
sockfd.bind(('127.0.0.1',8888))

#设置监听
sockfd.listen(5)

#等待客户端连接
print("Waiting for connect...")
connfd,addr = sockfd.accept()
print("Connect from",addr)

#消息收发
data = connfd.recv(1024)
print("Receive:",data.decode())

n = connfd.send(b"Receive your message")
print("send %d bytes"%n)

#关闭套接字
connfd.close()
sockfd.close()

TCP的客户端

1. 创建套接字（和服务端套接字类型相同）
2. 发起连接
   1. 格式：connect(addr)
   2. 功能：向服务端发起连接
   3. 参数：服务端地址 元组
3. 消息收发
4. 关闭套接字
5. recv() 特性 
   1. 如果连接双方断开连接，则recv会立即结束阻塞返回空字符串
   2. 当接收缓冲区为空的时候会阻塞
   3. 如果recv一次接收不完缓存去内容，下一次会继续接收
6. send（）特性 
   1. 如果一段不存在，另一端还在试图send操作时会产生BrokenPipeError异常
   2. 当发送缓冲区慢的时候会阻塞
7. 网络收发缓冲区 
   • 发送和接收消息均先放到缓冲区中，在进行处理 
     即 recv和send实际是从缓冲区接收内容，向缓冲区发送消息

from socket import * 

#创建套接字
sockfd = socket()

#发起连接
sockfd.connect(('127.0.0.1',8888))

#消息收发
msg = input("Msg>>")
sockfd.send(msg.encode())

data = sockfd.recv(1024)
print(data.decode())

sockfd.close()

作业：

1，将要求内容整理话术回答

2，将tcp交互程序改写可以连续的收发消息

from socket import * 

#创建套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

#绑定地址
sockfd.bind(('127.0.0.1',9999))

#设置监听
sockfd.listen(5)

while True:
    #等待客户端连接
    print("Waiting for connect...")
    connfd,addr = sockfd.accept()
    print("Connect from",addr)

    while True:
        #消息收发
        data = connfd.recv(1024)
        if not data:
            break
        print("Receive:",data.decode())
        n = connfd.send(b"Receive your message")
        print("send %d bytes"%n)
    #关闭套接字
    connfd.close()

sockfd.close()

from socket import * 

#创建套接字
sockfd = socket()

#发起连接
sockfd.connect(('127.0.0.1',9999))

while True:
    #消息收发
    msg = input("Msg>>")
    if not msg:
        break
    sockfd.sendall(msg.encode())
    data = sockfd.recv(1024)
    print(data.decode())

sockfd.close()