網絡基礎

網絡把多方連接在一起，然後可以進行數據傳遞
所謂的網絡編程就是：在不同的電腦上的軟件能夠進行數據傳遞，即進程之間的通信

1）IP地址

如何將數據精確地傳遞到目標電腦⇒ 通過IP地址
如果我們把一棟棟大房子比作一臺臺電腦，IP地址就類似這個大房子的位置。
IP地址的作用是：在網絡上標記唯一一臺電腦

1>查看網卡信息

Win中：打開終端，輸入ipconfig
Linux：打開終端，輸入ifconfig
每一個縮進的塊就是一個網卡，前面的就是網卡名
lo表示本地環回，測試用的
ifconfig不僅可以查看網卡信息，還能關閉/打開網卡

sudo ifconfig 網卡名 down  # 關閉網卡
sudo ifconfig 網卡名 up  # 打開網卡

小tips: Linux中，Ctrl A在終端中可以讓指針快速回到行首；Ctrl E可以回到行尾。

2>IP地址分類

IPv4: xxx.xxx.xxx.xxx IP 地址的第四種版本，以四個分隔的數字組成，每個數字最大值爲255。
IPv6: ipv4已經被瓜分完了，枯竭了。未來的趨勢，遙遠的未來。號稱可以標記每一粒沙。

前三位標記網絡，前三位相同可以通信。後面一位標記主機。前三位叫網絡號，後一位叫主機號。主機號爲0,還有255不能用，所以一個網內最多可以有254個主機。這種就被稱爲C類IP。
主機太多了，就可以以後兩位爲主機號，前兩位爲網絡號。

3>私有IP

有一部分的IP地址是屬於我們的局域網使用，也就是私網IP。它們的範圍是：

10.0.0.0~10.255.255.255
172.16.0.0~172.31.255.255
192.168.0.0~192.168.255.255

IP地址127.0.0.1~127.255.255.255用於迴路測試。

如127.0.0.1可以測試本機中配置的web服務器

2）端口

如果把電腦比作一棟棟大房子，應用程序就是每一個住戶，電腦爲這些住戶分配門牌號。有了這些門牌號就不會串錯門，這個門牌號就叫做端口號，它是用來唯一標記應用程序的。

1>端口的分類（部分）

1.知名端口

知名端口是衆所周知的端口號，範圍從0到1023

80端口分配給HTTP服務
21端口分配給FTP服務

在一般情況下，一個程序需要使用知名端口時，需要有root權限

2.動態端口

動態端口的範圍是從1024到65535
它一般不固定分配某種服務，而是動態分配。
當一個系統程序或應用程序需要網絡通信時，它向主機申請一個端口，主機從可用的端口號中分配一個供它使用。
當這個程序關閉時，這個佔用的端口號隨之釋放。

2>查看端口號

netstat －an  # 查看端口狀態
lsof -i [tcp/udp]:端口號  # 知道該端口被哪個應用佔用

→具體參考這個博客，寫得很全很好←

3）socket

socket 插口、插排
socket是完成網絡通信的必備東西
不同電腦的進程間如何通信？

首要解決的問題是如何唯一標識一個進程，否則通信無從談起！

在1臺電腦上可以通過進程號（PID）來唯一標識一個進程，但是在網絡中這是行不通的。

其實TCP/IP協議族已經幫我們解決了這個問題，網絡層的“ip地址”可以唯一標識網絡中的主機，而傳輸層的“協議+端口”可以唯一標識主機中的應用進程（進程）。

這樣利用ip地址，協議，端口就可以標識網絡的進程了，網絡中的進程通信就可以利用這個標誌與其它進程進行交互

創建socket

python 中，使用socket模塊即可：

import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)  # 第一個參數是協議、族，第二個寫UDP或tcp

Address Family：可以選擇 AF_INET（用於 Internet 進程間通信）或者 AF_UNIX（用於同一臺機器進程間通信）,實際工作中常用AF_INET
Type：套接字類型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用於 TCP 協議）或者 SOCK_DGRAM（數據報套接字，主要用於 UDP 協議）
創建一個tcp socket(tcp套接字)

import socket

# 創建tcp的套接字(s即套接字對象)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 

# TODO 這裏使用套接字功能

# 關閉套接字
s.close()

創建一個udp socket（udp套接字）

import socket

# 創建udp的套接字(s即套接字對象)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# TODO 這裏使用套接字功能

# 關閉套接字
s.close()

4）UDP

傳輸控制報協議，類似於寫信
只有位於同一個網絡才能進行通信

1>發送UDP

在Linux中編寫代碼：
Windows搜索網絡調試助手，下載
運行py文件，與該程序進行對話

（這裏亂碼了，編碼改成gbk即可）

2>增加循環和跳出

先備份一下文件：

:w udp發送1.py

循環跳出：
發送數據驗證一下：

3>接收udp數據

接收udp數據，首先需要綁定一個端口。

這裏分配了一個8090的端口
必須綁定自己電腦的IP和端口，其它的不行

其次，等待接收對方發送的數據，並打印出來

可以試一下打印recv_data,發現是一個元組：（內容，(對方IP, 對方端口）

互相發送數據：
完整代碼如下：
一個套接字可以即發又收

4>單工、半雙工、全雙工

網絡通信的概念

單工：信息指向是單向的，比如收音機。
半雙工：信息指向雙向，但不能同時收發，比如對講機
全雙工：手機之類的。socket套接字是全雙工的。

5>創建一個UDP聊天小程序

先完成主體（完成之後備份）：
封裝在函數內，添加一個選擇功能

用python3打開，先不選擇功能。拿網絡調試助手給其發送三條消息。然後終端中選擇接收功能，發現一次接收一條消息。當第四次接收時，發現程序一直在等待頁面，沒有數據就一直在那裏卡着。這說明：

操作系統，把接收到的數據入棧了。套接字對象每一次調用接收打印，操作系統就查看是否有該端口的數據，有就彈出一條數據。

如果知道別人的端口，就可以一直髮數據，操作系統會一直存着。當發送的數據足夠大足夠多時，對方電腦就會卡到崩潰。

效果展示：

5)TCP

傳輸控制協議（Transmission Control Protocol)是一種面向連接的可靠的，基於字節流的傳輸層協議，由ETF的RFC 793定義
TCP通信需要經過創建連接、數據傳遞、終止連接 三個步驟
TCP通信模型中，在通信開始之前，一定要先建立相關的連接，才能發送數據，類似打電話
TCP更穩定和可靠（丟包或是包損壞，會要求計算機重新發一份）

1>TCP特點

1.面向連接

通信雙方必須先建立連接才能進行數據的傳輸，雙方都必須爲該連接分配必要的系統內核資源，以管理連接的狀態和連接上的傳輸。
雙方間的數據傳輸都可以通過這一個連接進行。
完成數據交換後，雙方必須斷開此連接，以釋放系統資源。
這種連接是一對一的，因此TCP不適用於廣播的應用程序，基於廣播的應用程序請使用UDP協議。

2.可靠傳輸

TCP採用發送應答機制
TCP發送的每個報文段都必須得到接收方的應答才認爲這個TCP報文段傳輸成功
超時重傳
發送端發出一個報文段之後就啓動定時器，如果在定時時間內沒有收到應答就重新發送這個報文段。
TCP爲了保證不發生丟包，就給每個包一個序號，同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然後接收端實體對已成功收到的包發回一個相應的確認（ACK）；如果發送端實體在合理的往返時延（RTT）內未收到確認，那麼對應的數據包就被假設爲已丟失將會被進行重傳。
錯誤校驗
TCP用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤；在發送和接收時都要計算校驗和。
流量控制和阻塞管理
流量控制用來避免主機發送得過快而使接收方來不及完全收下。

3.爲什麼常用TCP而不是UDP

面向連接（確認有三方交握，連接創建後才做傳輸）
有序數據傳輸
重發丟失的數據包
捨棄重複的數據包
無差值的數據傳輸
阻塞/流量控制

2>tcp客戶端

TCP嚴格區分服務器端和客戶端
服務器端，就是提供服務的一方。客戶端，就是需要被服務的一方
參照下方的代碼：（讓程序當客戶端，網絡調試助手當服務器）

send參數只有一個要發送的內容；sendto參數有要發送的內容和地址

接收用的網絡調試工具，選擇TCP服務器選項，然後開啓

3>tcp服務器

1.tcp服務器1.0

創建服務器的流程很固定：

socket創建一個套接字

listen使套接字可以變爲被動鏈接

accept等待客戶端的鏈接

accept等待客戶端的鏈接

recv/send接收發送數據

參照下方代碼，注意閱讀註釋：

服務器的監聽套接字打開，客戶端C1和C2先連接監聽套接字，然後服務器爲其分配新套接字，客戶端與新套接字建立鏈接，與監聽套接字斷開鏈接。監聽套接字保持監聽，服務套接字負責服務。

服務器先運行。

服務器先收後發。

2.tcp服務器2.0（接待多個客戶端）

加個循環：
打開多個網絡助手向其發送數據（也可以使用之前寫好的客戶端程序）
強行退出的話，再次打開會發現端口被佔用（其實等待一段時間就好，不想等的話，看下面的解決辦法）

可以：

net -anp | grep 端口號 # 查看該端口是否被佔用

fuser -vn tcp 端口號 # 查看佔用該端口的進程

kill -s 9 查出來的PID # 殺死該進程，PID就是進程號

ps # 查看所有進程號，以檢查是否被真正殺死

3.tcp服務器3.0(斷開鏈接，保持鏈接)

現在在接待客戶端時有個問題，每個客戶端執行了一次操作後，就需要再次鏈接了。（加循環，輔助條件判斷退出）
因爲上面在循環，所以監聽套接字不可能退出（輔助條件判斷退出）。
因爲兩個需求都要輔助條件判斷退出，所以定義一個方法。
看下列代碼：
效果：

4.tcp服務器

以下是在2.0的基礎上進行操作的，請複製2.0版本到4.0,然後編輯
每次都要輸入判斷，麻不麻煩？有沒有辦法判斷客戶端的狀態，如果客戶端主動斷開連接，就退出爲整個客戶端的服務。還真有：
如果recv解堵塞，那麼有兩種可能：

客戶端數據已經發送過來了

客戶端調用了close()斷開連接

由於不能發送空數據，所以只要判斷是否傳來數據(沒有傳來會爲None),就可以進行分支判斷了。

代碼如下:
結果如下：
、
服務器在這裏告一段落，仍然有需要解決的問題：比如，如何同時接入多個客戶端，同時工作？後面多任務再進行補充。

4>tcp文件下載器

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5>其它注意事項

listen(128) 中的參數是指同一時刻最大達訪問數，這個數字填多少其實沒太大關係，取決於操作系統處理的邏輯（不然高併發只要改個數字？）。這也是爲什麼Linux做服務器非常好的原因。
tcp&udp處理邏輯如下：

tcp_client	tcp_server	udp
socket	socket	socket
conect	bind	bind(若是客戶端可省)
send/recv	listen	sendto/recvfrom
close	accept	close
	recv/send
	close

爲了保證客戶端不因多開出問題，不綁定

騰訊QQ採取半UDP半TCP，當登錄QQ時，會獲得一個動態端口。當要和他人聊天時，發送信息，首先到騰訊服務器中（服務器有固定端口），然後服務器就知道其此時此刻的端口號。然後另一方的QQ登錄時，也獲得一個動態端口。於是騰訊服務器就知道兩方端口，起到一個橋樑的作用，傳遞數據。但是，雁過拔毛，騰訊服務器會存儲聊天信息。國家規定，至少保存六個月。像騰訊這種體量的大公司，根本不刪的。

關閉listen，新的客戶端不能再接入。但已經服務的客戶端依舊會服務完。

網絡 #TCP #UDP #文件下載器 #網絡通信

網絡

網絡基礎

1）IP地址

1>查看網卡信息

2>IP地址分類

3>私有IP

2）端口

1>端口的分類（部分）

1.知名端口

2.動態端口

2>查看端口號

3）socket

創建socket

4）UDP

1>發送UDP

2>增加循環和跳出

3>接收udp數據

4>單工、半雙工、全雙工

5>創建一個UDP聊天小程序

5)TCP

1>TCP特點

1.面向連接

2.可靠傳輸

3.爲什麼常用TCP而不是UDP

2>tcp客戶端

3>tcp服務器

1.tcp服務器1.0

2.tcp服務器2.0（接待多個客戶端）

3.tcp服務器3.0(斷開鏈接，保持鏈接)

4.tcp服務器

4>tcp文件下載器

5>其它注意事項