网络编程基础

1 互联网的本质

硬件设备有了操作系统，然后装上软件之后我们就能够正常使用了，然后也只能自己使用。

像这样，每个人都拥有一台自己的机器，然而彼此孤立。

如何才能和大家一起愉快的玩耍？

什么是网络？

简单来说，网络就是一种辅助双方或者多方连接在一起的工具。

2 使用网络的目的

就是为了联通多方然后进行通信，即把数据从一方传递给另一方。

python开发基础阶段学习的编程都属于单机的，即不能和其他电脑的程序进行通信。

为了让在不同的电脑上运行的软件之间能够相互传输数据，就需要借助网络的功能。

3 TCP/IP协议（网络通信协议）

• 首先我们需要知道什么是协议？

• 可以理解为一个规定，就像我们之前所说的国际通用的语言为英语。

• 那么类比到计算机领域，计算机网络沟通语言是什么？

• 计算机都遵循的网络通信协议就叫做TCP/IP协议。

• 历史：

• 早期的计算机网络，各计算机厂商各自规定一套协议，比如IBM、Apple等都有各自的网络通信协议，互不兼容，谁也不服谁，导致只有相同品牌的计算机才能够进行通信交流。

• 为了把世界上所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的网络通信协议。

• 为了实现互联网这个目标，互联网协议簇就随之发展而成，互联网协议簇就是通用协议标准。

• 因为互联网协议包含了很多种协议标准，并不仅仅只是TCP和IP协议，只是这两个相对来说非常重要，所以互联网通信协议也就简称TCP/IP协议。

4 Ip地址的介绍

IP 地址就是标识网络中设备的一个地址。通过IP地址能够找到网络中某台设备。

• IP地址分为两类：IPv4和IPv6

• IPv4 是目前使用的IP地址

• IPv6 是未来使用的IP地址

• IPv4 是由点分十进制组成

• IPv6 是由冒号十六进制组成

查看IP地址

• Linux 和 mac OS 使用ifconfig这个命令

• Windows 使用ipconfig这个命令

通俗理解：

IP地址就好像电话号码（地址码）：有了某人的电话号码，你就能与他通话了。同样，有了某台主机的IP地址，你就能与这台主机通信了，而且IP地址是唯一的。

IPv4地址的分类（每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址）

• A类地址

• 一个A类IP地址由1字节的网络地址的网络和3字节主机地址组成，网络地址的最高为必须是“0”

• 地址范围：1.0.0.1---126.255.255.254

• 可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1677214个主机

• B类地址

• 一个B类地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”

• 地址范围：128.1.0.1---191.255.255.254

• 可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机

• C类地址

• 一个C类IP地址由3字节的网络地址和1 个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”

• 地址范围：192.0.1.1---223.255.255.254

• C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机

• D类地址

• D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。

• 它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播中

• 多点广播地址用来一次寻址一组计算机

• E类地址

• 以“1111”开始，为将来使用保留（仅在实验室和开发用）

• 注意

• IP地址127.0.0.1---127.255.255.255用于回路测试

• 如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用http://127.0.0.1就可以测试本机中配置的web服务器。

5 端口和端口号的介绍

• 端口

• 端口的作用就是给运行的应用程序提供传输数据的通道。

• 端口号

• 操作系统为了统一管理这么多端口，就对端口进行了编号，这就是端口号，端口号其实就是一个数字，好比我们现实生活中的门牌号。

• 应用程序进行数据通信的流程

• 首先通过IP地址找到对应的设备

• 然后通过端口号找到对应的端口

• 然后通过端口把数据传输给应用程序

• 端口号的分类

• 知名端口（0 - 1023）

• 众所周知的端口号。

• 这些端口固定分配给一些服务，比如21端口分配给FTP（文件传输协议）服务，25端口分配给SMTP（简单邮件传输协议）服务，80端口分配给HTTP服务。

• 动态端口（1024 - 65535）

• 一般程序员开发应用程序使用的端口号称为动态端口号。

• 当运行一个程序默认会有一个端口号，当这个程序退出时，所占用的这个端口号就会被释放。

6 什么是Socket

• Socket（简称套接字）是进程间通信的一种方式。

• 它能实现不同主机间的进程通信，我们网络上各种各样的服务大多是基于Socket来完成通信的。

• 例如我们每天浏览网页、QQ聊天、收发email等等。

6.1 创建socket

python中使用socket模块的函数socket就可以完成。

该函数带有两个参数：

1. adderss family：可以选择AF_INET（用于internet进程间通信）或者AF_UNIX(用于同一台机器进程间通信)

2. Type：套接字类型，可以是SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于TCP协议）或者SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于UDP协议）

创建一个udp socket（udp套接字）

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

创建一个tcp socket（tcp套接字）

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

6.2 udp介绍

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和目的地址，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。

• 特点

1. 无需建立链接，数据到达后也无需确认

2. 不可靠交付

• 适用场景

• 通常用于可靠性较高的网络环境（局域网）或不要求可靠传输的场合

• 也常用于客户机/服务器模式中。

• 举例

• 网络游戏

• 直播

• 音视频传输

6.3 tcp 介绍

tcp是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通讯协议。

• 特点

1. 面向连接，提供了可靠的建立连接和拆除连接的方法

2. 可靠交付

• 适用场景

• TCP常用于不可靠的互联网中为应用程序提供面向连接的，可靠的，端到端字节流服务。

• 举例

• 远程控制

• 邮件

• 点对点文件传输