python 网络通信

一、ip 地址

• 作用：电脑的唯一标记，不能重复
• dest ip: 目的 ip
• srp: 源 ip

1、ip 地址的分类

• ipv4：192.168.14.60
• ipv6：fe80::250::56ff:fe32:8cd0/64

A类

1. 网络号：192.168.14
2. 主机号：60

B 类

1. 网络号：192.168
2. 主机号：14.60

C 类

1. 网络号：192
2. 主机号：168.14.60

私有地址

不能上互联网

公有地址

能直接上网

特殊 ip

• 127．0．0．1~127．255．255．255用于回路测试
• 127.0.0.1可以代表本机IP地址

二、端口 port

• 进出网络程序的通道
• 用端口号标记电脑上运行的程序
• 整数，0~65535
• 进程：运行中的程序

1、知名端口

• 特殊程序
• 0~1023
• 22：ssh 远程登陆 Linux 系统
• 80：网站一般用的端口
• 69：下载文件

2、动态端口

• 普通程序
• 1024~65535
• 查看端口状态
  • netstat - t/u

三、udp 通信

• 用户数据报协议
• 快速
• 易丢失

1、socket

• 协议：传送数据的格式
• udp：只负责发送，不管是否被接收
• tcp：每发送一个数据，接收方需回送一个响应

import socket

# 创建 udp 套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # ipv4, udp

# 获取需要发送的数据
msg = input("输入要发送的数据：")

# 发送数据
s.sendto(msg.encode("utf-8"), ("ip", 8080)) # 内容，（ip, 端口）

# 接收数据并打印
recv_msg = s.recvfrom(1024) # 堵塞，若没有接收到数据，卡在这个位置
print("%s(%d)>>>%s" % (recv_msg[1][0], recv_msg[1][1], recv_msg[0].decode("utf-8"))) # gbk

# 关闭套接字
s.close()

2、bind 绑定

• 固定端口
• 发送信息之前

# 绑定一个 ip 和端口
local_info = ("ip", 7788) # 本地信息
s.bind(local_info)

3、网络通信过程

4、udp 聊天室

import socket

def send_msg(s):
    # 获取发送的数据
    send_content = input("输入发送的内容：")
    # 获取对方 ip
    send_ip = input("目标 ip：")
    # 获取对方端口
    send_port = int(input("目标端口："))
    # 发送数据
    s.sendto(send_content.encode("utf-8"), (send_ip, send_port))

def recv_msg(s):
    recv_content, client_info = s.recvfrom(1024)
    print(">>>%s(%s):%s" % (client_info[0], client_info[1], recv_content.decode("utf-8")))

def main():
    # 创建套接字
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    # 绑定
    s.bind(("", 7890))

    # 功能选择
    while True:
        print("1: 发送数据")
        print("2: 接收数据")
        print("3: 退出")
        op = input("要进行的操作序号：")

        if op == "1":
            send_msg(s)
        elif op == "2":
            recv_msg(s)
        elif op == "3":
            break

    s.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

5、udp 广播

s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)

四、tcp 通信

• 传输控制协议
• 稳定，很少丢失
• 较慢

1、对比 udp

• 需要先建立链接
• TCP 每次发送一个数据包，对方都要确认，保证数据准确到达对方
• TCP 通信过程中，通道占用
• TCP 只需要建立一次链接

2、特点

1. 面向连接，无法广播
2. 发送-应答机制
3. 超时重传
4. 错误校验
5. 流量控制和阻塞管理

3、tcp 客户端

import socket

# 创建 tcp 套接字
client_s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # ipv4, tcp

# 链接服务器
client_s.connect(("ip", 8080))

# 发送数据
client_s.send("hello world".encode("utf-8"))

# 关闭套接字
client_s.close()

• 发送、接收数据：

4、tcp 服务器

• 为别的软件提供服务的软件
• 服务器一般都需要绑定
• 客户端一般不绑定

import socket

# 创建 tcp 套接字
server_s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建的套接字是用来等待客户端链接用的

# 绑定本地信息
server_s.bind(("", 7890))

# 将套接字由主动链接模式改为被动模式
server_s.listen(128)

# 等待客户端的链接
# accept 返回的套接字用来与客户端通信
new_s, client_info = server_s.accept() # 默认堵塞，直到一个 tcp 客户端链接之后解除
print(client_info)

# 接收/发送数据
while True:
    recv_content = new_s.recv(1024) # 若 recv 解堵塞，说明：客户端发过来数据/客户端关闭了通信。若收到的数据长度为 0，意味着断开了链接
    if len(recv_content) != 0:
        print(recv_content)
    else:
        new_s.close()
        break

server_s.close()

5、文件下载器

• 客户端：

import socket

# 创建 tcp 套接字
client_s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 链接 tcp 服务器
server_ip = input("输入服务器的 ip：")
server_port = int(input("输入服务器的端口："))
client_s.connect((server_ip, server_port))
print("链接服务器(%s)成功" % server_ip)

# 发送要下载的文件的名字的字符串
download_file_name = input("输入要下载的文件的名字")

# recv 接收
client_s.send(download_file_name.encode("utf-8"))

# 存储
content = client_s.recv(1024)
print("接收到的数据：")
print(content.decode("gbk"))

# 将数据存储到一个文件中
with open(download_file_name, "w") as f:
    f.write(content.decode("gbk"))
    print("下载文件(%s)成功" % download_file_name)

# 关闭套接字
client_s.close()

• 服务器：

import socket

# 创建 tcp 套接字
server_s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定本地信息
port = 7890
server_s.bind(("", port))

# 监听模式
server_s.listen(128)
print("等待客户端链接，端口：%d" % port)

# 等待客户端链接
new_s, client_info = server_s.accept()
print("已经链接(%s)" % str(client_info))

# 接收客户端要下载的文件字
download_file_name = new_s.recv(1024).decode("utf-8")

# 找到文件名，读取内容
with open(download_file_name, "r") as f:
    content = f.read()

# 将数据发送给客户端
new_s.send(content.encode("gbk"))

# 关闭套接字
new_s.close()
server_s.close()

6、tcp 的三次握手

通信双方建立链接的过程。

• 从客户端调用 connect 开始。客户端自动发送一个SYN数据给对方，包中有一个数字，开始3次握手
• 服务器接收到该SYN数据包，将数字+1，会送。（ACK+SYN）
• 客户端接收到后，数值+1，回送给tcp
• 最终目的：双方都明确对方存在，而且都准好了资源

7、tcp 的四次挥手

• 最终目的：释放资源
• 单工：收音机
• 半双工：对讲机
• 全双工：手机、网络