网络编程基础（1）

一、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。如下图，每个人都有一台自己的机器，然而彼此孤立。

  如何进行联机交互呢？

  这就谈到了互联网的本质：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。

二、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。

三、TCP/IP协议

  什么是协议？

  TCP/IP协议简单来说就是我们生活中所熟知的国际通用语言，如英语。在众多语言中，若各自选择自己的语言进行交流互通会阻碍互联网的发展，所以选择一种语言作为通信的标准，可以大大提高互联互通的效率。而在计算机领域的沟通语言就是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。

四、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

如何查看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）

私网的简介

  其次平常所见的网络分为公网和私网，私网地址只能在局域网中使用，不同的局域网可以使用同样的私网地址，但是私网地址是不能出现在互联网上的，那么私网地址如何访问互联网呢？

这就需要用到NAT地址转换，将内网地址映射到外网地址。通过NAT地址转换实现内网IP地址之间的相互转换，将大量的内网IP地址转换为一个或少量的公网IP地址，减少对公网IP地址的占用。

  总之，家庭网络由于网络规模比较小，光猫拨号获取一个公网地址（或者运营商私网地址），通过NAT方式的映射到这个公网地址的不同端口，从而进行访问互联网。

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。

五、端口和端口号的介绍

1、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。

2、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。

六、Socket

1、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。

2、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)

3、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

4、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

重点：

  1、TCP和UDP之中，哪种类型的服务器接受连接，并将他们转换到独立的套接字进行客户端通信？

    答：TCP。

  2、什么是socket？

      答：socket（简称套接字）是进程间通信的一种方式，能实现不同主机间的进程间的通信。

  3、什么是IP地址？

    答：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。