用python实现网络编程

网络编程就是让不同电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信

（1）IP分类

• A类：1.0.0.0到127.255.255.255 （二进制表示为：00000001 00000000 00000000
  00000000 – 01111111 11111111 11111111
  11111111）。最后一个是广播地址。其子网掩码为255.0.0.0，每个网络只能包含 (2^24) -
  2=16777214台计算机（除去一个网络地址和一个广播位）。因此一般用于大型网络。
• B类：128.0.0.0-191.255.255.255（二进制表示为：10000000 00000000 00000000
  00000000–10111111 11111111 11111111 11111111）。
  最后一个是广播地址。其子网掩码为255.255.0.0，每个网络最多只能包含 (2^16) -
  2=65534台计算机。一般用于中型规模网络。
• C类：192.0.0.0-223.255.255.255（二进制表示为: 11000000 00000000 00000000
  00000000 - 11011111 11111111 11111111
  11111111）。最后一个是广播地址。其子网掩码为255.255.255.0，每个网络最多只能包含 (2^8) -
  2=254台计算机。一般用于小型网络。
  
  （2）特殊IP
• 每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；
• IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址；
• IP地址中不能以十进制“127”作为开头，该类地址中数字127．0．0．1到127．255．255．255用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，ping
  127.0.0.1 可以测试本机TCP/IP是否正常。
• 0.0.0.0 —当一台主机还没有被分配一个IP地址的时候，用于表示主机本身；被保留用来指向默认路由。

• 知名端口范围：已被某些程序占用的端口：0-1024
• 动态端口范围：1024-65535

常见端口

（1）创建socket

• 在python中使用socket模块的函数socket就可以完成

import socket
socket.socket(AddressFamily,Type)

• AddressFamily：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），实际工作中常用AF_INET
• Type：套接字类型，可以是SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于TCO协议），或者SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于UDP协议）

#  创建tcp套接字
s=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#  关闭套接字
s.close()

（2）套接字使用流程

• 创建套接字；
• 使用套接字收发数据；
• 关闭套接字。

（1）发送端代码

import socket

#创建一个udp套接字
udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
host="192.168.42.199"
port=8080
addr=(host,port)
data="哈哈哈哈哈"
#可以使用套接字收发数据，注意data需要是byte类型
udp_socket.sendto(data.encode('utf-8'),addr)
#关闭套接字
udp_socket.close()

（2）接收端效果

（1）发送端： 使用网络调试助手

（2）接收端：

import socket

#  创建一个udp套接字
udp_socket=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
#  绑定本地的相关信息，如果一个网络程序不绑定，则系统随机分配，ip一般不用写，表示本机的任何一个ip
local_addr=("",7788)
udp_socket.bind(local_addr)
#  等待接收对方发送的数据，1024表示本次接收的最大字节数
recv_data=udp_socket.recvfrom(1024)
#  显示接收到的数据
print(recv_data[0].decode("gbk"))
#  关闭套接字
udp_socket.close()

• TCP协议：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通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤

（1）TCP采用发送应答机制

• TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功

（2）超时重传

• 发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段；
• TCP为了保证不丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对发回一个相应的确认（ACK），如果发送端实体在合理的往返时延内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。

（3）错误校验

• TCP用一个校验和函数来校验数据是否错误，在发送和接收时都要进行校验

（4）流量控制与拥塞管理

• 流量控制用来避免主机发送的过快而使接收方来不及完全收下

• 面向连接（确认有创建三方交握，连接已创建才作传输）
• 有序数据传输
• 重发丢失的数据包
• 舍弃重复的数据包
• 无差错的数据传输
• 拥塞/流量控制

（1）UDP实现策略

（2）TCP实现策略

from socket import *

#  创建socket
tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

#  目的信息
server_ip=input("请输入服务器ip:")
server_port=input("请输入服务器port:")
int_serverPort=int(server_port)

#链接服务器
tcp_client_socket.connect((server_ip,int_serverPort))

#  链接服务器
send_data=input("请输入要发送的数据:")

tcp_client_socket.send(send_data.encode("gbk"))

#接收方发送过来的数据，最大是1024字节
recData=tcp_client_socket.recv(1024)
print("接收到的数据为：",recData.decode("gbk"))

#关闭套接字
tcp_client_socket.close()

（1）TCP服务器实现原理

• 创建套接字；
• bind绑定ip和port；
• listen使套接字变为可以被动连接；
• accept等待客户端的连接；
• recv/send接收发送的数据。

from socket import *

#  创建socket
tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)

#  绑定本地信息
tcp_client_socket.bind(("",64667))

#  listen使套接字变为可以被动连接
tcp_client_socket.listen(128)

#  等待客户端的连接
client_socket,clientAddr=tcp_client_socket.accept()

#  接收对方发送过来的数据
recv_data=client_socket.recv(1024)
print("接收到的数据为：",recv_data.decode("gbk"))

#  发送一些数据到客户端
client_socket.send("谢谢您！".encode("utf-8"))

#关闭套接字
tcp_client_socket.close()
client_socket.close()

（2）循环为多个客户端服务

from socket import *

#  创建socket
tcp_client_socket=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
#  绑定本地信息
tcp_client_socket.bind(("",64667))
#  listen使套接字变为可以被动连接
tcp_client_socket.listen(128)
#  循环目的，为多个客户端服务
while True:
    #  等待客户端的连接
    client_socket,clientAddr=tcp_client_socket.accept()
    #  循环目的，为同一客户端服务多次
    while True:
        #  接收对方发送过来的数据
        recv_data=client_socket.recv(1024)
        #  如果recv解阻塞，那么有两种方式
        #  1、客户端发送过来数据；
        #  2、客户端调用close导致了这里recv解阻塞
        if recv_data:
            #  发送一些数据到客户端
            print("接收到的数据为：", recv_data.decode("gbk"))
            client_socket.send("谢谢您！".encode("utf-8"))
        else:
            print("客户端请求关闭")
            break
    #  关闭客户端套接字，不会为这个客户端服务
    client_socket.close()

#  关闭监听套接字，不会再接收新的客户端到来
tcp_client_socket.close()