【2020Python修煉記】網路編程（一）網路通信

来源:https://www.cnblogs.com/bigorangecc/archive/2020/04/16/12711056.html
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【目錄】 一、C/S 架構 和 B/S 架構 二、網路通信 三、互聯網通信協議——osi 七層協議（應表會傳網數物） 四、五層協議 五，小結 一、C/S 架構 和 B/S 架構 1、C/S 架構——Client/Server Client< >Server 客戶端軟體send 服務端軟體recv操作 ...


【目錄】

一、C/S 架構 和 B/S 架構

二、網路通信

三、互聯網通信協議——osi 七層協議（應表會傳網數物）

四、五層協議

五，小結

 

一、C/S 架構 和 B/S 架構

1、C/S 架構——Client/Server

Client<===========>Server

客戶端軟體send                             服務端軟體recv
操作系統                                         操作系統
電腦硬體<====物理介質=====>電腦硬體

* 操作系統:(operating system，簡稱os)是管理和控制電腦硬體與軟體資源的電腦程式，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟體，任何其他軟體都必須在操作系統的支持下才能運行。

註：電腦(硬體)－>os－>應用軟體 

2、B/S 架構——Browser/Server

Browser<===========>Server

b/s架構也是c/s架構的一種

 

二、網路通信

網路存在的意義就是跨地域數據傳輸，稱之為通信
網路=物理鏈接介質+互聯網通信協議

三、互聯網通信協議——osi 七層協議（巧記—應表會傳網數物）

1、互聯網的本質就是一系列的網路協議

* 英語成為世界上所有人通信的統一標準，如果把電腦看成分佈於世界各地的人，

那麼連接兩台電腦之間的internet實際上就是 一系列統一的標準，這些標準稱之為互聯網協議。

* 互聯網的本質就是一系列的協議，總稱為‘互聯網協議’（Internet Protocol Suite). 

* 互聯網協議的功能：定義電腦如何接入internet，以及接入internet的電腦通信的標準。

2、osi七層協議——應用層，表示層，會話層，傳輸層，網絡層，數據鏈路層，物理層 —（巧記—應表會傳網數物）

1）互聯網協議按照功能不同分為osi七層或tcp/ip五層或tcp/ip四層

 

2）每層運行常見物理設備

 

3）osi七層協議數據傳輸的封包與解包過程

四、五層協議

 1、五層協議的組成——應用層、傳輸層、網路層、數據鏈路層、物理層

電腦1： 　　　　　　　　　　　　　　　　電腦2：

應用層 　　　　　　　　　　　　　　　　　 應用層
傳輸層 　　　　　　　　　　　　　　　　　 傳輸層
網路層 　　　　　　　　　　　　　　　　　 網路層
數據鏈路層 　　　　　　　　　　　　　　　 數據鏈路層
物理層 <===========交互機===========> 物理層
                              0101010101010

（源mac地址，目標mac地址）（源ip地址，目標ip地址）數據

 

2、物理層：負責發送電信號

 

                                

1）物理層由來：上面提到，孤立的電腦之間要想一起玩，就必須接入internet，言外之意就是電腦之間必須完成組網

2）物理層功能：主要是基於電器特性發送高低電壓(電信號)，高電壓對應數字1，低電壓對應數字0

3）一組物理層數據稱之為：位
     單純的電信號毫無意義，必須對其進行分組


3、數據鏈路層：ethernet 乙太網協議

1）數據鏈路層由來：

單純的電信號0和1沒有任何意義，必須規定電信號多少位一組，每組什麼意思

2）數據鏈路層的功能：

定義了電信號的分組方式

3）乙太網協議：

早期的時候各個公司都有自己的分組方式，後來形成了統一的標準，即乙太網協議ethernet：

規定1：一組電信號構成一個數據包，叫做‘幀’一組數據稱之為一個數據幀

規定2：數據幀分成兩部分=》報頭head+數據data兩部分

頭包含：源地址與目標地址，該地址是mac地址

數據包含：包含的是網路層發過來的整體的內容

       head

                       data                             

   head包含：(固定18個位元組)

  • 發送者／源地址，6個位元組

  • 接收者／目標地址，6個位元組

  • 數據類型，6個位元組

data包含：(最短46位元組，最長1500位元組)

  • 數據包的具體內容

head長度＋data長度＝最短64位元組，最長1518位元組，超過最大限制就分片發送

規定3：規定但凡接入互聯網的主機必須有一塊網卡，每塊網卡在出廠時都燒制好一個全世界獨一無二的地址，

              該地址稱之為mac地址。

4）mac地址 

head中包含的源和目標地址由來：ethernet規定接入internet的設備都必須具備網卡，發送端和接收端的地址便是指網卡的地址，即mac地址 。

mac地址：每塊網卡出廠時都被燒制上一個世界唯一的mac地址，長度為48位2進位，通常由12位16進位數表示（前六位是廠商編號，後六位是流水線號）

5）廣播

電腦通信基本靠吼，即乙太網協議的工作方式是廣播。

 有了mac地址，同一網路內的兩台主機就可以通信了（一臺主機通過arp協議獲取另外一臺主機的mac地址）

ethernet採用最原始的方式，廣播的方式進行通信，即電腦通信基本靠吼。

 

4、 網路層：IP協議

1）IP協議

要達到的目的：
劃分廣播域
每一個廣播域但凡要接通外部，一定要有一個網關幫內部的電腦轉發包到公網
網關與外界通信走的是路由協議

規定1：一組數據稱之為一個數據包
規定2：數據幀分成兩部分=》頭+數據
頭包含：源地址與目標地址，該地址是IP地址
數據包含的：傳輸層發過來的整體的內容

2）IP地址和子網掩碼

ipv4地址：
8bit.8bit.8bit.8bit

0.0.0.0
255.255.255.255

子網掩碼：
8bit.8bit.8bit.8bit

 

255.255.255.0對應的二進位表達

11111111.11111111.11111111.00000000

一個合法的ipv4地址組成部分=ip地址/子網掩碼地址
172.16.10.1/255.255.255.0
172.16.10.1/24


電腦1：
172.16.10.1： 10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0: 11111111.11111111.11111111.000000000
172.16.10.0: 10101100.00010000.00001010.000000000


電腦2：
172.16.10.2： 10101100.00010000.00001010.000000010
255.255.255.255.0: 11111111.11111111.11111111.000000000
172.16.10.0: 10101100.00010000.00001010.000000000

 

電腦1： 　　　　　　　　　　　　　　 電腦2：

應用層 　　　　　　　　　　　　　　　　 應用層
傳輸層 　　　　　　　　　　　　　　　　 傳輸層
網路層 　　　　　　　　　　　　　　　　 網路層
數據鏈路層 　　　　　　　　　　　　　　 數據鏈路層
物理層 <=========二層交互機========> 物理層
　0101010101010

（源mac地址，xxxx）（源ip地址，目標ip地址）數據
（源mac地址，網關的mac地址）（172.16.10.10/24，101.100.200.11/10）數據

 

*事先知道的是對方的ip地址
但是電腦的底層通信是基於ethernet乙太網協議的mac地址通信

3）ARP協議

【ARP協議】：
所以必須能夠將ip地址解析成mac地址

* arp協議由來：電腦通信基本靠吼，即廣播的方式，所有上層的包到最後都要封裝上乙太網頭，然後通過乙太網協議發送，在談及乙太網協議時候，我們瞭解到，通信是基於mac的廣播方式實現，電腦在發包時，獲取自身的mac是容易的，如何獲取目標主機的mac，就需要通過arp協議。

* arp協議功能：廣播的方式發送數據包，獲取目標主機的mac地址

  4）電腦在同一區域網以及不同區域網內的通信方式

# 兩台電腦在同一個區域網內
電腦1：172.16.10.10/24    ——   直接  ——   電腦2：172.16.10.11/24
ARP：
自己的ip，對方的ip
1、計算二者網路地址，如果一樣，拿到電腦2的mac地址就可以了
2、發送廣播包
發送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 數據

# 兩台電腦不在同一個區域網內

電腦1：172.16.10.10/24  ——  網關 ——   電腦2：101.100.200.11/10
ARP：
自己的ip，對方的ip
1、電腦二者網路地址，如果不一樣，應該拿到網關的mac地址
2、發送廣播包
發送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.1/24 數據

5、傳輸層——tcp協議、udp協議

1）傳輸層的由來：

網路層的ip幫我們區分子網，乙太網層的mac幫我們找到主機，然後大家使用的都是應用程式，你的電腦上可能同時開啟qq，暴風影音，等多個應用程式，那麼我們通過ip和mac找到了一臺特定的主機，如何標識這台主機上的應用程式，答案就是埠，埠即應用程式與網卡關聯的編號。

2）傳輸層功能：

建立埠到埠的通信

補充：埠範圍0-65535，0-1023為系統占用埠

 

3）tcp協議：

可靠傳輸，TCP數據包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網路的效率，

通常TCP數據包的長度不會超過IP數據包的長度，以確保單個TCP數據包不必再分割。

乙太網頭

ip 頭              

tcp頭              

數據                                                    

 

 

4）udp協議：

不可靠傳輸，”報頭”部分一共只有8個位元組，總長度不超過65,535位元組，正好放進一個IP數據包。

乙太網頭

ip頭                 

    udp頭                           

數據                                           

 

 

5）tcp報文

                            

6）tcp三次握手和四次揮手

                                     

tcp三次握手詳解：

 

 

 

 

6、應用層

1）應用層由來：

用戶使用的都是應用程式，均工作於應用層，互聯網是開發的，大家都可以開發自己的應用程式，

數據多種多樣，必須規定好數據的組織形式 

 

2）應用層功能

應用層功能：規定應用程式的數據格式。

例：TCP協議可以為各種各樣的程式傳遞數據，比如Email、WWW、FTP等等。那麼，必須有不同協議規定電子郵件、網頁、FTP數據的格式，這些應用程式協議就構成了”應用層”。

 

 

五、小結

1、總結圖

          

 

2、數據傳輸動圖

                            

 

 

 

參考資料：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/110296719

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html

 


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