网络编程——1、协议基础

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原创最新推荐文章于 2026-04-30 05:28:22 发布 615 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

1、网络编程基础概念与协议详解本文详细介绍了网络编程的基础概念与协议，包括客户端、服务器和对等节点的区别，TCP和UDP协议的特点及应用场景，并通过Java代码示例展示了如何实现TCP和UDP通信。同时，还探讨了如何将网络编程与图形用户界面（GUI）结合，以创建更友好的应用程序。阅读详情

网络编程——1、协议基础，本篇。

网络编程——2、通信基础，点击此处。

网络编程——3、服务器基础，点击此处。

本篇包括网络编程概述、UDP简介、TFTP简介、TCP编程等。

九、tftp下载器的使用（tftpd64或tftpd32）

11.3 python实现tcp服务器和客户端

一、tcp/ip协议简介

tcp/ip不是两个协议，而是一个协议族，实际为4层，逻辑上可以为7层，如下图所示：

二、端口

为什么使用端口？只有ip地址时只知道发往哪个电脑而不知道发往哪个程序，端口用来辨识要发往的具体程序。

为什么不用PID辨识进程？因为进程是动态的，远端电脑可能不知道本地的pid号。

知名端口：大家都知道的约定好的端口，如80端口为HTTP服务，21端口为FTP服务，范围为0~1023。

动态端口：用户自己定义的端口，范围为1024~65535.

查看端口命令：netstat -an

注意：在同一个OS中，端口不允许相同，如果某个端口已经被使用了，那么在这个进程释放这个端口之前，其他进程不能使用这个端口。因为端口用来区分一个进程。

三、IP地址

用来逻辑上表示网络上的唯一一台电脑。

注意：一个电脑可以有多个网卡，即多个IP地址！

IP地址分类

其中网络号固定不变，表示位于同一网络中的电脑，主机号为当前网络中的电脑号。

主机号为0时表示网段号，主机号为255时为网关。

D类用于多播（不是广播），例如视频会议，只有一些人可以看到。

E类实验和开发用。

私有ip

用于局域网中，访问公网时不能使用，需要转换为公有ip访问外网。范围如下：

注意

IP地址127.0.0.1~127.255.255.255用于回路测试，即测试当前电脑tcp/ip协议能不能用，例如ping 127.0.0.1，即使拔掉网线也能ping得通。

四、MAC地址

网卡的序列号，形如XX:XX:XX:XX:XX:XX，六组十六进制数，前三组表示厂商序列号，后三组表示网卡序列号。

五、socket简介

socket：通过网络使进程间通信。

注意：一个进程可以有多个socket！

python测试程序如下：

端口绑定（只能绑定自己的端口！）

上面程序每次运行时操作系统为它分配的端口不一样，这导致了远端电脑不知道每次运行的端口，不能发送信息到本地。

python程序如下：

注意：bindAddr中第一个参数为空，因为该参数表示本地IP地址，但本地可能有多个IP，空表示任意ip都进行绑定。

六、UDP网络通信过程

应用层填写需要发送的数据；传输层加上端口号等；网络层加上目的ip等；链路层加上目的mac等；如下图：

七、模拟QQ聊天-多线程实现

全双工实现QQ聊天，代码如下：

from threading import Thread
from socket import *

#1. 收数据，然后打印
def recvData():
    while True:
        recvInfo = udpSocket.recvfrom(1024)
        print(">>%s:%s"%(str(recvInfo[1]), recvInfo[0]))

#2. 检测键盘，发数据
def sendData():
    while True:
        sendInfo = input("<<")
        udpSocket.sendto(sendInfo.encode("gb2312"), (destIp, destPort))

udpSocket = None
destIp = ""
destPort = 0

def main():
    
    global udpSocket
    global destIp
    global destPort 

    destIp = input("对方的ip:")
    destPort = int(input("对方的ip:"))

    udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
    udpSocket.bind(("", 4567))

    tr = Thread(target=recvData)
    ts = Thread(target=sendData)

    tr.start()     #启动接收数据线程
    ts.start()     #启动发送数据线程

    tr.join()      #等待两个线程结束
    ts.join()

if __name__ == "__main__":
    main()

八、wireshark抓包工具的使用

wireshark工具可以抓取当前电脑中所有网络数据，具体如图所示：

九、tftp下载器的使用（tftpd64或tftpd32）

tftp是tcp/ip协议族中用来将客户端和服务器之间进行简单文件传输的协议。

特点如下：

基于UDP实现，可能会丢包，实现过程为收到-回复，下载过程如下：

TFTP数据包格式如下：

读写请求格式：操作码为1或2，分别表示读或写；文件名为文件名称；0为固定写法；模式有几种，最常用的为octet；最后跟一个0。

数据包格式：操作码固定为3；文件名为文件名称；块编号为文件分割的块编号；数据为详细数据。

确认格式：操作码固定为4；块编号为确认收到的文件分块编号。

错误包格式：操作码固定为5；差错码为固定好的错误编号；后面接具体差错信息；最后跟一个0；

注意：确认包发往的是服务器发送本地进程时分配的随机端口！

怎样确定数据已经发送完毕了？

规定，当客户端接收到的数据⼩于516（2字节操作码+2个字节的序号+512字节数据）时，就意味着服务器发送完毕了。
怎样保证包中每个码的字节数？

python中组包代码如下：

！：表示网络中的数据，网络中的数据用大端表示。

H：占用2个字节，对应后面的1。

8s：占用8个字节，对应后面的"test.jpg"。

b：占用1个字节，对应后面的0。

5s：占用5个字节，对应后面的"octet"。

b：占用1个字节，对应后面的0。

包格式如图所示：

使用python从tftp服务器中下载文件

1）首先启动tftpd64应用程序，设置好下载的目录和ip地址。

2）python代码如下：

# -*- coding:utf-8 -*-

import struct
from socket import *
import time
import os

def main():


	#0. 获取要下载的文件名字:
	downloadFileName = raw_input("请输入要下载的文件名:")	

	#1.创建socket
	udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

	requestFileData = struct.pack("!H%dsb5sb"%len(downloadFileName), 1, downloadFileName, 0, "octet", 0)

	#2. 发送下载文件的请求
	udpSocket.sendto(requestFileData, ("192.168.119.215", 69))

	flag = True #表示能够下载数据，即不擅长，如果是false那么就删除
	num = 0
	f = open(downloadFileName, "w")

	while True:
		#3. 接收服务发送回来的应答数据
		responseData = udpSocket.recvfrom(1024)

		# print(responseData)
		recvData, serverInfo = responseData

		opNum = struct.unpack("!H", recvData[:2])

		packetNum = struct.unpack("!H", recvData[2:4])

		print(packetNum[0])

		# print("opNum=%d"%opNum)
		# print(opNum)

		# if 如果服务器发送过来的是文件的内容的话:
		if opNum[0] == 3: #因为opNum此时是一个元组(3,)，所以需要使用下标来提取某个数据
			

			#计算出这次应该接收到的文件的序号值，应该是上一次接收到的值的基础上+1
			num = num + 1

			# 如果一个下载的文件特别大，即接收到的数据包编号超过了2个字节的大小
			# 那么会从0继续开始，所以这里需要判断，如果超过了65535 那么就改为0
			if num==65536:
				num = 0

			# 判断这次接收到的数据的包编号是否是 上一次的包编号的下一个
			# 如果是才会写入到文件中，否则不能写入（因为会重复）
			if num == packetNum[0]:
				# 把收到的数据写入到文件中
				f.write(recvData[4:])
				num = packetNum[0]

			#整理ACK的数据包
			ackData = struct.pack("!HH", 4, packetNum[0])
			udpSocket.sendto(ackData, serverInfo)

		elif opNum[0] == 5:
			print("sorry，没有这个文件....")
			flag = False

		# time.sleep(0.1)

		if len(recvData)<516:
			break

	if flag == True:
		f.close()
	else:
		os.unlink(downloadFileName)#如果没有要下载的文件，那么就需要把刚刚创建的文件进行删除

if __name__ == '__main__':
	main()

十、UDP广播

UDP广播不是对每个用户轮流发送数据，而是发送到交换机，交换机负责同时发送给每个用户。

广播可用于动态获取ip地址。

单播----点对点；多播----一对多；广播----一对所有。

注意：广播只用于UDP中，TCP不能广播！

python简单实现：

十一、TCP服务器、客户端简介及实现

11.1 TCP简介

tcp：传输控制协议

特点：1、稳定；2、相对udp而言要慢一些；3、web服务器都是使用的tcp；

udp：用户数据包协议

特点：1、不稳定；2、相对tcp而言要快一些；

11.2 TCP和UDP通信模型

udp通信模型：相当于写信；

tcp通信模型：相当于打电话；

socket创建出来的套接字，默认为主动套接字，即发送数据给别人。listen()将主动套接字变为被动套接字。

TCP服务器端：

1、买个手机 socket(xxx);

2、插入手机卡 bind(xxx);

3、设置手机为响铃模式 listen();

4、等待别人的电话，准备好接听 accept()；

TCP客户端：

1、买个手机 socket(xxx);

2、拨打电话 connect(xxx);

11.3 python实现tcp服务器和客户端

tcp服务器端实现（简单原理实现，非实际的多进程）如下：

注意：

accept用来接收客户端请求，并重新创建一个socket为新的客户服务，然后等待下一个客户端的请求。

clientSocket用来专门为新的客户端服务。

代码解释：

第一个while循环用来监听是否有新客户接入，并为它分配服务资源。

第二个while循环为新的客户端服务。注意：当客户端下线时，newSocket.recv(1024)这句可以解阻塞，且返回值为0，从而可以跳出循环。

该程序为单任务，实际服务器为多进程实现，只需将第二个while定义为一个函数，在第一个while中启动一个进程执行该函数即可。

#coding=utf-8
from socket import *
# 创建socket
tcpSerSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 绑定本地信息
address = ('', 7788)
tcpSerSocket.bind(address)

# 使⽤socket创建的套接字默认的属性是主动的， 使⽤listen将其变为被动的， 这样就可以接收。
# 5表示服务器同一时刻最多允许5个客户端发数据
tcpSerSocket.listen(5)

while True:
# 如果有新的客户端来链接服务器， 那么就产⽣⼀个新的套接字专⻔为这个客户端服务器
# newSocket⽤来为这个客户端服务
# tcpSerSocket就可以省下来专⻔等待其他新客户端的链接
newSocket, clientAddr = tcpSerSocket.accept()

    # 该循环为新的客户端服务。注意：当客户端下线时，newSocket.recv(1024)这句可以解阻塞，且返回
    # 值为0，从而可以跳出循环
    while True:
        # 接收对⽅发送过来的数据， 最⼤接收1024个字节
        recvData = newSocket.recv(1024)

        # 如果接收的数据的⻓度为0， 则意味着客户端关闭了链接
        if len(recvData)>0:
            print 'recv:',recvData
        else:
            break

        # 发送⼀些数据到客户端
        sendData = raw_input("send:")
        newSocket.send(sendData)

    # 关闭为这个客户端服务的套接字， 只要关闭了， 就意味着为不能再为这个客户端服务了
    newSocket.close()

# 关闭监听套接字， 只要这个套接字关闭了， 就意味着整个程序不能再接收任何新的客户端的连接
tcpSerSocket.close()

tcp客户器端实现如下：

from socket import *

#创建TCP套接字
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
#链接服务器
clientSocket.connect(("192.168.119.153", 8989))

#注意：
# 1. tcp客户端已经链接好了服务器，所以在以后的数据发送中，不需要填写对方的iph和port----->打电话
# 2. udp在发送数据的时候，因为没有之前的链接，所依需要　在每次的发送中　都要填写接收方的ip和port－－－－－＞写信　

#发送数据
clientSocket.send("haha".encode("gb2312"))
#接收数据
recvData = clientSocket.recv(1024)
#打印接收到的数据
print("recvData:%s"%recvData)
#关闭客户端socket
clientSocket.close()

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