網絡編程1

網絡編程

ISO七層模型 ——》網絡通信工作流程的標準化

應用層 ： 提供用戶服務，具體功能由特定的程序而定
表示層 ： 數據的壓縮優化，加密
會話層 ： 建立應用級的連接，選擇傳輸服務
傳輸層 ： 提供不同的傳輸服務。流量控制
網絡層 ： 路由選擇，網絡互連
鏈路層 ： 進行數據轉換，具體消息的發送，鏈路連接
物理層 ： 物理硬件，接口設定，網卡路由交換機等

cookie

高內聚：模塊功能儘可能單一，不要摻雜

低耦合：模塊之間儘可能減少關聯和影響

OSI七層模型的優點：

1. 將流程標準化
2. 降低了模塊的耦合度，是每一個部分單獨開發，單獨工作

但是實際工作中，我們使用的是四層模型

應用層：應用層，表示層，會話層

傳輸層

網絡層

物理鏈路層

數據傳輸流程

1. 發送端由應用層到物理層逐層添加信息頭（首部），最終在物理層發送。
2. 中間經過節點（交換機，路由器等）轉發，發送到接收端
3. 在接收端根據發送端的每個信息頭進行解析，最終消息到應用層展示給用戶。

應用層 ： TFTP HTTP DNS SMTP
傳輸層 ： TCP UDP
網絡層 ： IP
物理層 ： IEEE

傳輸層服

面向連接的傳輸服務——> tcp

傳輸特徵 ： 提供可靠的數據傳輸，可靠性指數據傳輸過程中無丟失，無失序，無差錯，無重複

實現手段：數據傳輸斷開前都需要進行傳輸和斷開的確認

三次握手 ： tcp傳輸在數據傳輸前建立連接的過程

1. 客戶端向服務器發送連接請求
2. 服務器收到請求後，恢復確認消息，表示允許連接
3. 客戶端收到服務器恢復，進行最終標誌發送確認連接

四次揮手 ： tcp傳輸在連接斷開前進行斷開確認的過程

1. 主動發發送報文告知被動方要斷開連接
2. 被動方收到請求後立即返回報文告知已經準備斷開
3. 被動方準備就緒後再次發送報文告知可以斷開
4. 主動方發送消息，確認最終斷開

應用情況 ： 適用於傳輸較大的文件，網絡情況良好，需要保證傳輸可靠性的情況。
比如： 網頁的獲取，文件下載，郵件傳輸，登錄註冊

面向無連接的傳輸服務——> udp

傳輸特點 ： 不保證傳輸的可靠性，傳輸過程沒有連接和斷開的流程，數據收發自由。

使用情況 ： 網絡情況較差，對傳輸可靠性要求不高，需要提升傳輸效率。不便連接，需要靈活收發消息。
比如：網絡視頻，羣聊，廣播發送

socket套接字

套接字分類：

1. 流式套接字（SOCK_STREAM）: 傳輸層基於tcp協議
2. 數據報套接字（SOCK_DGRAM）: 傳輸層基於udp協議

*面向連接的傳輸–tcp協議–可靠地–流式套接字

*面向無連接傳輸–udp協議–不可靠–數據報套接字

tcp編程規範

import  socket

1. 創建套接字

sockfd = socket.socket(socket_family = AF_INET,socket_type = SOCK_STREAM,proto = 0)
功能 ： 創建套接字
參數 ： socket_family : 選擇地址族類型  AF_INET(IPV4)
       socket_type :  套接字類型 SOCK_STREAM 流式
	                           SOCK_DGRAM 數據報
        proto : 選擇子協議類型  通常爲0
返回值 ： 返回套接字對象

2. 綁定服務端地址
sockfd.bind(addr)
功能 ： 綁定IP地址
參數 ： 元組  （ip，port）

localhost    可以被本機用  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訪問
0.0.0.0  可以被所有人用192.168.205.127訪問,也可被自己用127.0.0.1訪問

3. 設置監聽套接字
sockfd.listen(n)
功能：將套接字設置爲監聽套接字，創建監聽隊列
參數：n 表示監聽隊列大小

* 一個監聽套接字可以連接多個客戶端套接字

4. 等待處理客戶端連接請求
connfd，addr = sockfd.accept()
功能 ： 阻塞等待處理客戶端連接
返回值： connfd  客戶端連接套接字
        addr    連接的客戶端地址

* 阻塞函數 ： 程序運行過程中遇到阻塞函數則暫停運行，直到某種阻塞條件達成再繼續運行。

5. 消息收發

data = connfd.recv(buffersize)
功能 ： 接收對應客戶端消息
參數 ： 一次最多接收多少字節
返回值 ： 接收到的內容

* 如果沒有消息則會阻塞

n = connfd.send(data)
功能 ： 發送消息給對應客戶端
參數 ： 要發送的內容，必須是bytes格式
返回值 ： 返回實際發送消息的大小

6. 關閉套接字
sockfd.close()
功能： 關閉套接字

tcp客戶端
1. 創建套接字
   * 必須相同類型的套接字才能通信
2. 建立連接
   sockfd.connect(servr_addr)
   功能 ： 建立連接
   參數 ： 元組， 服務端地址
3. 消息收發
	send/recv
   * 消息收發要和服務端配合，避免兩邊都出現recv阻塞
4. 關閉套接字

tcp服務端流程
socket() ---> bind() ---> listen() ---> accept()--->
recv/send ---> close()

客戶端
socket() ---> connect() ---> send/recv --->close()

注意：send和recv實際上是和緩衝區進行交互，發送緩衝區滿時就無法發送，接收緩衝區滿時recv才阻塞

tcp傳輸存在的問題：

1. tcp粘包問題，因爲tcp套接字以字節流方式傳輸，沒有消息邊界
2. 當連接的另一端退出時，再試圖send發送就會產生BrokenPipeError，所以需要try保護

TCP粘包的解決方法：

1. 人爲增加消息邊界
2. 發送數據結構體
3. 協調收發速度，每次發送後都預留接收時間

udp編程規範

1. 創建數據報套接字
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)

2. 綁定地址
sockfd.bind(addr)

3. 消息的收發
data,addr = sockfd.recvfrom(buffersize)
功能 : 接收UDP消息
參數 ： 每次最多接收多大的消息
返回值：data   接收到的數據
       addr   消息發送端的地址

* 一次接收一個數據報，如果數據報大小大於buffersize則會丟失部分消息

sockfd.sendto(data,addr)
功能 ： 發送udp消息
參數 ： data  發送的消息  bytes格式
       addr  目標地址
返回值： 發送的字節數

4. 關閉套接字
sockfd.close()

udp客戶端
1. 創建套接字 
   socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
2. 消息收發
   recvfrom/sendto
3. 關閉套接字
   close（）

cookie
1. sys.argv 屬性
功能 ： 獲取命令行參數，得到一個列表

tcp套接字編程和udp套接字編程區別

1. 流式套接字使用字節流的方式傳輸，數據報套接字以數據報形式傳輸數據
2. tcp會有粘包現象，udp有消息邊界不會形成粘包
3. tcp 可以保障數據傳輸完整性，udp則不保證
4. tcp 需要進行listen accept 操作，udp不需要
5. tcp收發消息使用新的套接字，recv send。udp使用recvfrom，sendto