Python學習日記(二十九) 網路編程

来源:https://www.cnblogs.com/Fantac/archive/2019/09/14/11518229.html
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早期的電腦通信需要有一個中間件,A要給B傳東西,A必須要把信息傳給中間件,B再把從中間件中拿到信息 由於不同機器之間需要通信就產生了網路 軟體開發的架構 1.C/S架構 伺服器-客戶機,即Client-Server架構,C/S架構通常採取兩層結構.Sever負責數據的管理,Client負責完成與用 ...


早期的電腦通信需要有一個中間件,A要給B傳東西,A必須要把信息傳給中間件,B再把從中間件中拿到信息

由於不同機器之間需要通信就產生了網路

軟體開發的架構

1.C/S架構

伺服器-客戶機,即Client-Server架構,C/S架構通常採取兩層結構.Sever負責數據的管理,Client負責完成與用戶的交互任務

這裡來說Client主要是某個應用軟體的exe文件,程式要在安裝後,才能運行在用戶電腦上。

例如:QQ、微信、網易雲音樂等

2.B/S架構

瀏覽器端-伺服器,即Browser-Sever,B/S架構是WEB興起後的一種網路架構模式,WEB瀏覽器是客戶端最主要的應用軟體.這種模式統一了客戶端,將系統功能實現的核心部分集中到伺服器上,簡化了系統的開發、維護和使用.客戶機上只要安裝一個Browser,伺服器安裝Oracle、SQL Sever等資料庫.瀏覽器通過Web Sever同資料庫進行數據交互,這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷,減輕了系統維護與升級的成本和工作量,降低了用戶的總體成本(TCO)。

例如:百度、知乎、豆瓣、博客園等

3.B/S架構和C/S架構之間的關係

B/S架構是C/S架構的一種 

 

電腦網路的發展及基礎網路概念

早期:聯機

想要實現通信就必須要網卡和網線,每個網卡上都有一個全球唯一的MAC地址

MAC地址:英文名為Media Access Control Address,即媒體存取控制位址,也稱為區域網地址(LAN Adress),MAC位址,乙太網網址(Ethenet Address)或物理地址(Physical Address),它是用來確認網路設備位置的地址。

MAC地址的長度為48位(6個位元組),通常表示12個16進位數,如:00-16-EA-AE-3C-40就是一個MAC地址,其中前6位十六進位數00-16-EA代表網路硬體製造商的編號,後6位十六進位數AE-3C-40代表該製造商所製造的某個網路產品的系列號。每個MAC地址都如身份證號一樣具有唯一性。

IP地址:Internet Protocol,全稱互聯網協議地址,常見分為IPv4和IPv6。IP地址是IP協議提供的一種統一的地址格式,它為互聯網的每一個網路和每一臺主機分配一個邏輯地址,以此來屏蔽物理地址的差異。

IP地址的表示範圍:0.0.0.0-255.255.255.255(四個點分十進位表示)

通常我們使用的都是IPv4的地址,如果使用IPv6的表示方式:0.0.0.0.0.0-255.255.255.255.255.255

乙太網:區域網和交換機

交換機的出現解決了多臺電腦之間的通信問題,網路拓撲就是將各個機器都通過網線連到交換機

廣播:比如伺服器4想找到伺服器1,那麼它就會通過向交換機讓它告訴所有的伺服器我要找伺服器1,然後只有伺服器1會回覆我收到了信息

ARP協議:Address Resolution Protocol,即地址解析協議,它是根據IP地址去獲取物理地址的一個TCP/IP協議。主機發送消息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到區域網網路上的所有主機,並接收返回消息,以此確定目標的物理地址;收到返回消息後將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中並保留一定時間,下次請求時直接查詢ARP緩存以節約資源

簡單來說就是:A機器要找B機器,A機器把請求發給交換機,然後再由交換機把這個請求廣播出去,告訴所有機器我現在要找這個機器,所有的機器都會收到這一條消息,但是他們會先看要找這個IP地址是不是和我相同,不是的話就會把這個數據包給丟掉,如果IP地址和我要找的這個機器的IP地址相同,那麼這台機器就會把自己的MAC地址交給交換機,然後再由交換機再把信息單播給A機器。

廣域網與路由器

路由器:Router,連接兩個或多個網路的硬體設備,在網路間起網關的作用,是讀取每一個數據包中的地址然後決定如何傳送的專用智能性網路設備。

網關:Gateway,即網間連接器、協議轉換器。網關在網路層以上實現網路互聯,是最複雜的網路互聯設備,僅用兩個高層協議不同的網路互聯。網關既可以用於廣域網互連,也可以用於區域網互連。網關是一種充當轉換重任的電腦系統或設備。使用在不同的通信協議、數據格式或語言,甚至體繫結構完全不同的兩種系統之間,網關是一個翻譯器。

區域網:Local Area Network,區域網的覆蓋範圍一般是方圓幾千里之內,其具備的安裝便捷、成本節約、擴展方便等特點使其在各個辦公室內運用廣泛。區域網可以實現文件管理、應用軟體共用、印表機共用等功能,在使用過程當中,通過維護區域網網路安全,能夠有效地保護資料安全,保證區域網網路能夠正常穩定的運行。

子網掩碼:Subnet mask,即網路掩碼、地址掩碼、子網路遮罩,它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網,以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網掩碼不能單獨存在,它必須結合IP地址一起使用。子網掩碼只有一個作用,就是將某個IP地址劃分成網路地址和主機地址兩部分。

子網掩碼是一個32位地址,用於屏蔽IP地址的一部分以區別網路標識和主機標識,並說明該IP地址是在區域網上,還是在廣域網上。

那如何判斷兩台機器它們是在同一個網段呢?

IP1:192.168.43.2

IP2:192.168.43.1

IP3:192.168.45.20

子網掩碼:255.255.255.0

我們需要看子網掩碼和IP地址,再將它們按位AND

IP1:   192.168. 43.2 = 11000000.10101000.00101011.00000010

子網掩碼:255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000

按位AND運算結果:　　　　 11000000.10101000.00101011.00000000 ->192.168.43.0

 

IP2:   192.168. 43.1 = 11000000.10101000.00101011.00000001

子網掩碼:255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000

按位AND運算結果:　　　　 11000000.10101000.00101011.00000001 ->192.168.43.0

 

IP3:　　 192.168.45.20 = 11000000.10101000.00101101.00010100

子網掩碼:255.255.255.0 = 11111111.11111111.11111111.00000000

按位AND運算結果:　　　　 11000000.10101000.00101101.00000000 ->192.168.45.0

結果只看前三位十進位數,最後一位數不同沒關係,所以IP1和IP2在同一網段,IP3和其他不屬於同一個網段

IP協議的主要作用有兩個,一個是為每台電腦分配IP地址,另一個是確定哪些地址在同一個自網路。

TCP協議和UDP協議

埠:Port,可以認為是設備與外界通訊交流的出口。埠可以分為虛擬埠和物理埠,其中虛擬埠指電腦內部或交換機路由器的埠,不可見,例如電腦中的80埠、21埠等。物理埠又稱為介面,是可見埠,例如電腦背板的RJ45網口,交換機路由器集線器等RJ45埠,電話使用RJ11埠也屬於物理埠的範疇。

通過埠來找到程式

在電腦上每一個需要網路的程式都會開一個埠,在同一時間只會有一個程式占用一個埠,不可能在同一時間有兩個程式占用一個埠

埠的範圍:0-65535(2^16-1),一般使用8000以後的埠

總結:如果有IP那麼我就能確認唯一一臺機器、如果有埠那麼我就能確認唯一一個程式、如果我有IP和埠那麼我就能找到唯一一臺機器上的唯一一個程式

　　 內網IP地址:127.0.0.1(本地的迴環地址),它不能提供對外服務

TCP協議

Transmisssion Control Protocol,即傳輸控制協議,是一種面向連接的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通信協議。

當應用程式希望通過TCP與另一個應用程式通信時,它會發送一個通信請求。這個請求必須被送到一個確切的地址。在雙方"握手"之後,TCP將在兩個應用程式之間建立一個全雙工(full-duplex)的通信。這個全雙工的通信將占用兩個電腦之間的通信線路,直到它被一方或雙方關閉為止。

SYN:Synchronize Sequence Numbers,是TCP/IP建立連接時使用的握手信號。在客戶機和服務機之間建立正常的TCP網路連接時,客戶機首先發出一個SYN消息,伺服器使用SYN+ACN應答表示接收到了這個消息,最後客戶機再以ACK消息回應。這樣在客戶機和服務機之間才能建立起可靠的TCP協議,數據才可以在客戶機和服務機之間傳遞。

ACK:Acknowledge character,即確認字元,在數據通信中,接收站發給發送站的一種傳輸類控制符,表示發來的數據無誤。在TCP/IP協議中,如果對方成功的接收到數據,那麼會回覆一個ACK數據。通常ACK有自己固定的格式,長度大小,由接收方回覆給發射方。

三次握手過程

第一次握手:建立連接時,客戶端發送syn包(syn = j)到伺服器,併進入SYN_SENT狀態,等待伺服器確認

第二次握手:伺服器收到syn包,必須確認客戶的syn(ack = j + 1),同時自己也發送一個syn(seq = k)，即syn + ack包,此時伺服器進入SYN_RECV

第三次握手:客戶端收到伺服器的syn + ack包,向伺服器發送確認包ack(ack = k +1),此包發送完畢,客戶端和伺服器進入ESTABLISHED(TCP連接成功)狀態,完成三次握手

完成三次握手,客戶端與服務端開始傳送數據

由於TCP連接時全雙工的,因此,每個方向都必須要單獨進行關閉,這一原則是當一方完成數據發送任務後,發送一個FIN來終止這一方向的連接,收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數據流動了,即不會再收到數據了,但是在這個TCP連接上仍然能夠發送數據,直到這一方向也發送了FIN。首先進行關閉的一方將執行主動關閉,而另一方則執行被動關閉,上圖描述的即是如此。

第一次揮手:Client發送一個FIN,用來關閉Client到Server的數據傳送,Client進入FIN_WAIT_1狀態。

第二次揮手:Server收到FIN後,發送一個ACK給Client,確認序號為收到序號+1(與SYN相同，一個FIN占用一個序號),Server進入CLOSE_WAIT狀態。

第三次揮手:Server發送一個FIN,用來關閉Server到Client的數據傳送,Server進入LAST_ACK狀態。

第四次揮手:Client收到FIN後,Client進入TIME_WAIT狀態,接著發送一個ACK給Server,確認序號為收到序號+1,Server進入CLOSED狀態,完成四次揮手。

UDP協議

User Datagram Protocol,UDP為應用程式提供了一種無需建立連接就可以發送封裝的IP數據報的方法。當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程式的數據,並儘可能快地把它扔到網路上。

QQ它的消息傳輸用的就是UDP協議

對比

TCP特點:面向連接、可靠傳輸、面向位元組流、流量控制、阻塞控制

UDP特點:無連接、盡最大努力交付、面向報文

 

互聯網協議和OSI模型

每層運行常見物理設備

每層運行常見的協議

兩台機器間的傳遞模式

就是一個包快遞->拆快遞的過程


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