网络编程1

最新推荐文章于 2024-08-03 08:17:19 发布

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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：

将流程标准化
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

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。
中间经过节点（交换机，路由器等）转发，发送到接收端
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

客户端向服务器发送连接请求
服务器收到请求后，恢复确认消息，表示允许连接
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

主动发发送报文告知被动方要断开连接
被动方收到请求后立即返回报文告知已经准备断开
被动方准备就绪后再次发送报文告知可以断开
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：

流式套接字（SOCK_STREAM）: 传输层基于tcp协议
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：

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
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：

人为增加消息边界
发送数据结构体
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（）

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1. sys.argv 属性
功能 ： 获取命令行参数，得到一个列表