网络编程

1.网络通信概论
使⽤网络的⽬的:
1.联通多⽅然后进⾏通信⽤的，即把数据从⼀⽅传递给另外⼀⽅
2.⽤网络能够把多⽅链接在⼀起，然后可以进⾏数据传递
3.网络编程就是，让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。

2.tcp/ip协议
如何实现网络通信?协议
有的说英语，有的说中⽂，有的说德语，说同⼀种语⾔的⼈可以交流，不同的语⾔之间就不⾏了 为了解决不同种族⼈之间的语⾔沟通障碍，现规定国际通⽤语⾔是英语，这就是⼀个规定，这就是协议.

协议其实就是大家都认可的一种约定，每个人的思想都不同，如果都按自己的思想交流，那么多人根本没法交流，这时就需要协议来约束大家，让大家能更好的交流。这些都是人为创造的，不是定理公理。
网络通信协议是什么?

问题: 不同种类之间的计算机到底是怎么进⾏数据传递的呢？
就像说不同语⾔的⼈沟通⼀样，只要有⼀种⼤家都认可都遵守的协议即可， 那么这个计算机都遵守的⽹络通信协议叫做 TCP/IP协议。

TCP/IP协议(族)
互联⽹协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP 协议，所以，⼤家把互联⽹的协议简称TCP/IP协议。在实际用的时候就用tcp/ip模式。

IP地址，地址就是⽤来标记地点的，ip地址的作用就是：⽤来在⽹络中标记⼀台电脑的⼀串数字，⽐如192.168.1.1；在本地局域⽹上是惟⼀的。

每⼀个IP地址包括两部分：⽹络地址和主机地址

私有IP
私有ip就是在局域网中可以自己随便设置
⽹络IP中，国际规定有⼀部分IP地址是⽤于局域⽹使⽤，也 就是属于私⽹IP，不在公⽹中使⽤的，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

回环地址IP:
IP地址127.0.0.1 代表本机IP地址，等价于localhost， ⽤ http://127.0.0.1 就可以测试本机中配置的Web服务器。

⼦⽹掩码不能单独存在，它必须结合IP地址⼀起使⽤。
⼦⽹掩码的作⽤： 将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分. ⼦网掩码的设定 必须遵循⼀定的规则， 用来判断两个IP是否在同一个网络。

端口
端⼝就好⼀个房⼦的⻔，是出⼊这间房⼦的必经之路。
端⼝号只有整数，范围是从0到65535;
为什么你那qq发消息，对方的微信不会收到这条消息？就是因为端口号不同，发的信息不会乱传

3.socket编程
本地进程间通信（IPC）：队列，同步（互斥锁、条件变量等），管道
问题: 本地通过进程PID来唯⼀标识⼀个进程，在网络中如何唯⼀标识⼀个进程？
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程序（进程）。因此利用IP地址，协议，端⼝就可以标识网络的进程。

什么是socket？
socket(简称套接字) 是进程间通信的⼀种⽅式， 能实现不同主机间的进程间通信，我们⽹络上各种各样的服务⼤多都是基于 Socket 来完成通信的。

UDP介绍
UDP ⽤户数据报协议，是⼀个⽆连接的简单的⾯向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应⽤程序传给IP层的数据报发送出去，但 是并不能保证它们能到达⽬的地。由于UDP在传输数据报前不⽤在客户和服 务器之间建⽴⼀个连接，且没有超时重发等机制，故⽽传输速度很快。
UDP是⼀种⾯向⽆连接的协议，每个数据报都是⼀个独⽴的信息，包括完整 的源地址或⽬的地址，它在⽹络上以任何可能的路径传往⽬的地，因此能否到达⽬的地，到达⽬的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。
UDP是⾯向⽆连接的通讯协议，UDP数据包括⽬的端⼝号和源端⼝号信息， 由于通讯不需要连接，所以可以实现⼴播发送。 UDP传输数据时有⼤⼩限 制，每个被传输的数据报必须限定在64KB之内。 UDP是⼀个不可靠的协 议，发送⽅所发送的数据报并不⼀定以相同的次序到达接收⽅。

UDP是⾯向消息的协议，通信时不需要建⽴连接，数据的传输⾃然是不可靠 的，UDP⼀般⽤于多点通信和实时的数据业务，⽐如：
语⾳⼴播
视频
QQ
TFTP(简单⽂件传送）
SNMP（简单⽹络管理协议）
DNS(域名解释）

UDP⽹络程序

在实际编程中udp网络编程服务端：

import socket
udpServer = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_DGRAM)

udpServer.bind(('0.0.0.0',9999))
print('等待客户端udp的连接。。。')
while True:
    recvdata,address = udpServer.recvfrom(1024)
    if recvdata.decode('utf-8')!='quit':
        print('接收的客户端数据：',recvdata.decode('utf-8'))
        udpServer.sendto(b"hello you",address)
    else:
        udpServer.close()
        break

udp客户端：

import socket

udpClient = socketobj2 = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_DGRAM)
udpClient.sendto(b'xiaopao',('172.25.254.9',23422))
recvData,adress=udpClient.recvfrom((1024))
print('接收服务端的数据：',recvData)
udpClient.close()

TCP介绍
TCP: 传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

TCP/UDP对比表格

TCP⽹络程序

TCP⽹络程序
服务端

import socket
# 1. 创建服务端socket对象
server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

# 2. 绑定地址和端口(IP:port)
server.bind(('0.0.0.0', 9998))

# 3. 监听是否有客户端连接?listen
server.listen(5)
print('server start .........')
# 4.接收客户端的连接accept
clientSocketObj, clientAddress = server.accept()
# 5. 接收客户端发送的消息
recv_data = clientSocketObj.recv(1024).decode('utf-8')
print("接收到客户端发送的消息:", recv_data)

# 6. 给客户端发送消息
send_data = b'hello client'
clientSocketObj.send(send_data)

# 7. 关闭socket对象
clientSocketObj.close()
server.close()

客户端：

import socket

# 1. 创建服务端socket对象
client = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)


# 2. 连接服务端
client.connect(('172.25.254.197', 9998))


# 3.给服务端发送消息
client.send(b'hello server')



# 4. 接收服务端发送的消息
recv_data = client.recv(1024).decode('utf-8')
print("接收服务端发送的消息:", recv_data)


# 5. 关闭socket对象
client.close()

4.tcp详解
TCP三次握⼿

两个包： 同步序列标号 SYN 确认包 ACK
四种状态： SYN_SENT, LISTEN, SYN_RECV, ESTABLISHED
在三次握手中，客户端和服务器端都发送两个包SYN和ACK，只不过服务器端的两个包是一次性发过来的，客户端的两个包是分两次发送的。

TCP四次分手
当A端和B端要断开连接时，需要四次分手，这里称为四次挥手。

两个包: FIN：Finish, ACK确认序号

5.并发服务器
并发服务器是socket应用编程中最常见的应用模型。根据连接方式分为长连接和短连接.

通信方式	       具体通信过程
长连接     	建立SOCKET连接后不管是否使用都保持连接
短连接	    双方有数据交互时，建立TCP连接，数据发送完成后断开连接

并发服务器模型根据处理方式可分为同步方式和异步方式。
同步就是客户端给服务端发了信息后必须等服务端回应后才能继续发，否则就一直等待。
异步就是客户端给服务端发消息后，不需要等待回应，可以继续发。

单进程服务器
同⼀时刻只能为⼀个客户进⾏服务，不能同时为多个客户服务
类似于找⼀个“明星”签字⼀样，客户需要耐⼼等待才可以获取到服务

多进程服务器

优点: 通过为每个客户端创建⼀个进程的⽅式，能够同时为多个客户端进⾏服务
缺点: 当客户端不是特别多的时候，这种⽅式还⾏，如果有⼏百上千个，就不 可取了，因为每次创建进程等过程需要好较⼤的资源.

服务端：

# 实现多进程的方式:
#       1. 实例化对象
#       2. 继承子类
#       注意: 一定要确定多进程要处理的任务


# 任务: 处理客户端请求并为其服务
def dealWithClient(clientSocketObj, clientAddress):
    while True:
        # 5. 接收客户端发送的消息
        recv_data = clientSocketObj.recv(1024).decode('utf-8')
        print(clientAddress[0] + str(clientAddress[1]) + ':> ' + recv_data)
        if recv_data == 'quit':
            break
    clientSocketObj.close()


import socket
from multiprocessing import Process

# 1. 创建服务端socket对象
server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

# 2. 绑定地址和端口(IP:port)
server.bind(('0.0.0.0', 9997))

# 3. 监听是否有客户端连接?listen
server.listen(5)
print('server start .........')

while True:
    # 4.接收客户端的连接accept
    clientSocketObj, clientAddress = server.accept()
    # dealWithClient(clientSocketObj)
    p = Process(target=dealWithClient, args=(clientSocketObj, clientAddress))
    p.start()

# server.close()

实现一个简易的http服务器：

import socket


def handler(clientSocketObj):
	# 5. 接收客户端传递的消息
	recv_data = clientSocketObj.recv(1024)
	print("*"*10)
	print(recv_data)
	# 6. 恢复消息
	clientSocketObj.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')
	clientSocketObj.send(b'<h1 style="color:green">index</h1>')

def webServer():
	# 1. 创建socket对象
	server = socket.socket()
	# 2.  绑定IP和端口
	server.bind(('0.0.0.0', 8082))
	# 3. 监听
	server.listen(5)
	print("自定义的HTTP服务8082开启.........")

	while True:
		# 4. 接收客户端连接
		clientSocketObj, clientAddress = server.accept()
		import threading
		t = threading.Thread(target=handler, args=(clientSocketObj, ))
		t.start()

if __name__ == '__main__':
	webServer()

常见的默认端口号：

21端口：FTP 文件传输服务
22端口：SSH 远程连接服务
23端口：TELNET 终端仿真服务
25端口：SMTP 简单邮件传输服务
53端口：DNS 域名解析服务
80端口：HTTP 超文本传输服务
443端口：HTTPS 加密的超文本传输服务

3306端口：MYSQL数据库端口
6379端口：Redis数据库端口
8080端口：TCP服务端默认端口
8888端口：Nginx服务器的端口
9200端口：Elasticsearch服务器端口
27017端口：mongoDB数据库默认端口
22122端口：fastdfs服务器默认端口