网络编程1

Love The Way You Lie 2022-01-27 04:21 188阅读 0赞

#### 网络编程 ####

ISO七层模型 ——》网络通信工作流程的标准化

应用层 ： 提供用户服务，具体功能由特定的程序而定  
表示层 ： 数据的压缩优化，加密  
会话层 ： 建立应用级的连接，选择传输服务  
传输层 ： 提供不同的传输服务。流量控制  
网络层 ： 路由选择，网络互连  
链路层 ： 进行数据转换，具体消息的发送，链路连接  
物理层 ： 物理硬件，接口设定，网卡路由交换机等

高内聚：模块功能尽可能单一，不要掺杂

低耦合：模块之间尽可能减少关联和影响

OSI七层模型的优点：

1.  将流程标准化
2.  降低了模块的耦合度，是每一个部分单独开发，单独工作

但是实际工作中，我们使用的是四层模型

应用层：应用层，表示层，会话层

传输层

网络层

物理链路层

数据传输流程

1.  发送端由应用层到物理层逐层添加信息头（首部），最终在物理层发送。
2.  中间经过节点（交换机，路由器等）转发，发送到接收端
3.  在接收端根据发送端的每个信息头进行解析，最终消息到应用层展示给用户。

应用层 ： TFTP HTTP DNS SMTP  
传输层 ： TCP UDP  
网络层 ： IP  
物理层 ： IEEE

#### 传输层服 ####

面向连接的传输服务——> tcp

传输特征 ： 提供可靠的数据传输，可靠性指数据传输过程中无丢失，无失序，无差错，无重复

实现手段：数据传输断开前都需要进行传输和断开的确认

三次握手 ： tcp传输在数据传输前建立连接的过程

1.  客户端向服务器发送连接请求
2.  服务器收到请求后，恢复确认消息，表示允许连接
3.  客户端收到服务器恢复，进行最终标志发送确认连接

四次挥手 ： tcp传输在连接断开前进行断开确认的过程

1.  主动发发送报文告知被动方要断开连接
2.  被动方收到请求后立即返回报文告知已经准备断开
3.  被动方准备就绪后再次发送报文告知可以断开
4.  主动方发送消息，确认最终断开

应用情况 ： 适用于传输较大的文件，网络情况良好，需要保证传输可靠性的情况。  
比如： 网页的获取，文件下载，邮件传输，登录注册

####  ####

面向无连接的传输服务——> udp

传输特点 ： 不保证传输的可靠性，传输过程没有连接和断开的流程，数据收发自由。

使用情况 ： 网络情况较差，对传输可靠性要求不高，需要提升传输效率。不便连接，需要灵活收发消息。  
比如：网络视频，群聊，广播发送

**socket套接字**

套接字分类：

1.  流式套接字（SOCK\_STREAM）: 传输层基于tcp协议
2.  数据报套接字（SOCK\_DGRAM）: 传输层基于udp协议

\*面向连接的传输–tcp协议–可靠地–流式套接字

\*面向无连接传输–udp协议–不可靠–数据报套接字

tcp编程规范

import  socket
    
    1. 创建套接字
    
    sockfd = socket.socket(socket_family = AF_INET,socket_type = SOCK_STREAM,proto = 0)
    功能 ： 创建套接字
    参数 ： socket_family : 选择地址族类型  AF_INET(IPV4)
           socket_type :  套接字类型 SOCK_STREAM 流式
    	                           SOCK_DGRAM 数据报
            proto : 选择子协议类型  通常为0
    返回值 ： 返回套接字对象
    
    2. 绑定服务端地址
    sockfd.bind(addr)
    功能 ： 绑定IP地址
    参数 ： 元组  （ip，port）
    
    localhost    可以被本机用  127.0.0.1
    127.0.0.1    同上
    192.168.205.127   可以被所有人用192.168.205.127访问
    0.0.0.0  可以被所有人用192.168.205.127访问,也可被自己用127.0.0.1访问
    
    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 表示监听队列大小
    
    * 一个监听套接字可以连接多个客户端套接字
    
    4. 等待处理客户端连接请求
    connfd，addr = sockfd.accept()
    功能 ： 阻塞等待处理客户端连接
    返回值： connfd  客户端连接套接字
            addr    连接的客户端地址
    
    * 阻塞函数 ： 程序运行过程中遇到阻塞函数则暂停运行，直到某种阻塞条件达成再继续运行。
    
    5. 消息收发
    
    data = connfd.recv(buffersize)
    功能 ： 接收对应客户端消息
    参数 ： 一次最多接收多少字节
    返回值 ： 接收到的内容
    
    * 如果没有消息则会阻塞
    
    n = connfd.send(data)
    功能 ： 发送消息给对应客户端
    参数 ： 要发送的内容，必须是bytes格式
    返回值 ： 返回实际发送消息的大小
    
    6. 关闭套接字
    sockfd.close()
    功能： 关闭套接字
    
    tcp客户端
    1. 创建套接字
       * 必须相同类型的套接字才能通信
    2. 建立连接
       sockfd.connect(servr_addr)
       功能 ： 建立连接
       参数 ： 元组， 服务端地址
    3. 消息收发
    	send/recv
       * 消息收发要和服务端配合，避免两边都出现recv阻塞
    4. 关闭套接字
    
    tcp服务端流程
    socket() ---> bind() ---> listen() ---> accept()--->
    recv/send ---> close()
    
    客户端
    socket() ---> connect() ---> send/recv --->close()

注意：send和recv实际上是和缓冲区进行交互，发送缓冲区满时就无法发送，接收缓冲区满时recv才阻塞

tcp传输存在的问题：

1.  tcp粘包问题，因为tcp套接字以字节流方式传输，没有消息边界
2.  当连接的另一端退出时，再试图send发送就会产生BrokenPipeError，所以需要try保护

TCP粘包的解决方法：

1.  人为增加消息边界
2.  发送数据结构体
3.  协调收发速度，每次发送后都预留接收时间

udp编程规范

1. 创建数据报套接字
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    
    2. 绑定地址
    sockfd.bind(addr)
    
    3. 消息的收发
    data,addr = sockfd.recvfrom(buffersize)
    功能 : 接收UDP消息
    参数 ： 每次最多接收多大的消息
    返回值：data   接收到的数据
           addr   消息发送端的地址
    
    * 一次接收一个数据报，如果数据报大小大于buffersize则会丢失部分消息
    
    sockfd.sendto(data,addr)
    功能 ： 发送udp消息
    参数 ： data  发送的消息  bytes格式
           addr  目标地址
    返回值： 发送的字节数
    
    4. 关闭套接字
    sockfd.close()
    
    udp客户端
    1. 创建套接字 
       socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    2. 消息收发
       recvfrom/sendto
    3. 关闭套接字
       close（）
    
    cookie
    1. sys.argv 属性
    功能 ： 获取命令行参数，得到一个列表

tcp套接字编程和udp套接字编程区别

1.  流式套接字使用字节流的方式传输，数据报套接字以数据报形式传输数据
2.  tcp会有粘包现象，udp有消息边界不会形成粘包
3.  tcp 可以保障数据传输完整性，udp则不保证
4.  tcp 需要进行listen accept 操作，udp不需要
5.  tcp收发消息使用新的套接字，recv send。udp使用recvfrom，sendto