计算机网络(UDP 和 TCP)
概述
为了让在不同的电脑上运行的软件，之间能够互相传递数据，就需要借助网络的功能
使用网络能够把多方链接在一起，然后可以进行数据传递
所谓的网络编程就是，让在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信
IP地址
IP地址的作用
用在网络中标记一台电脑，比如：192.168.1.1，在本地局域网上是唯一的。
IP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
IP地址的查看
linux系统： 终端输入ifconfig win：ipconfig
测试远程主机连通性： ping + IP地址
端口
如果一个程序需要收发网络数据，那么就需要有端口
端口号
端口是通过端口号来标记的，端口号只有整数，范围是从0到65535
端口分类
** 知名端口(Well Known Ports)
知名端口是众所周知的端口号，范围从0到1023
80端口分配给HTTP服务
21端口分配给FTP服务
** 动态端口(Dynamic Ports)
动态端口的范围是从1024到65535
之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。
动态分配是指当一个系统程序或应用程序程序需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。
当程序关了的时候，端口号也就释放了
socket 简介
“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用进程(进程)。
socket(简称 套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：
它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的
创建socket
import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)
Address 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),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 TCP 协议)或者 SOCK_DGRAM(数据报套接字，主要用于 UDP 协议)
创建一个tcp socket(tcp套接字)
import socket
# 创建tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# ...这里是使用套接字的功能(省略)...
# 不用的时候，关闭套接字
s.close()
创建一个udp socket(udp套接字)
import socket
# 创建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# ...这里是使用套接字的功能(省略)...
# 不用的时候，关闭套接字
s.close()
UDP
创建一个基于udp的网络程序流程很简单，具体步骤如下：
1、创建客户端套接字
2、发送/接收数据
3、关闭套接字
udp 聊天器
import socket
def send_msg(udp_socket):
"""获取键盘数据，并将其发送给对方"""
# 1. 从键盘输入数据
msg = input("\n请输入要发送的数据:")
# 2. 输入对方的ip地址
dest_ip = input("\n请输入对方的ip地址:")
# 3. 输入对方的port
dest_port = int(input("\n请输入对方的port:"))
# 4. 发送数据
udp_socket.sendto(msg.encode("utf-8"), (dest_ip, dest_port))
def recv_msg(udp_socket):
"""接收数据并显示"""
# 1. 接收数据
recv_msg = udp_socket.recvfrom(1024)
# 2. 解码
recv_ip = recv_msg[1]
recv_msg = recv_msg[0].decode("utf-8")
# 3. 显示接收到的数据
print(">>>%s:%s" % (str(recv_ip), recv_msg))
def main():
# 1. 创建套接字
udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# 2. 绑定本地信息
udp_socket.bind(("", 7890))
while True:
# 3. 选择功能
print("="*30)
print("1:发送消息")
print("2:接收消息")
print("="*30)
op_num = input("请输入要操作的功能序号:")
# 4. 根据选择调用相应的函数
if op_num == "1":
send_msg(udp_socket)
elif op_num == "2":
recv_msg(udp_socket)
else:
print("输入有误，请重新输入...")
if __name__ == "__main__":
main()
TCP
TCP协议，传输控制协议(英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。
TCP特点
1、面向连接
通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。
双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。
完成数据交换后，双方必须断开此连接，以释放系统资源。
连接是一对一的，因此TCP不适用于广播的应用程序，基于广播的应用程序请使用UDP协议。
2、可靠传输
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为了保证不发生丢包，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。然后接收端实体对已成功收到的包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(RTT)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检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。
4) 流量控制和阻塞管理
流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。
TCP通信模型
文件下载器
from socket import *
import sys
def get_file_content(file_name):
"""获取文件的内容"""
try:
with open(file_name, "rb") as f:
content = f.read()
return content
except:
print("没有下载的文件:%s" % file_name)
def main():
if len(sys.argv) != 2:
print("请按照如下方式运行：python3 xxx.py 7890")
return
else:
# 运行方式为python3 xxx.py 7890
port = int(sys.argv[1])
# 创建socket
tcp_server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
# 本地信息
address = ('', port)
# 绑定本地信息
tcp_server_socket.bind(address)
# 将主动套接字变为被动套接字
tcp_server_socket.listen(128)
while True:
# 等待客户端的链接，即为这个客户端发送文件
client_socket, clientAddr = tcp_server_socket.accept()
# 接收对方发送过来的数据
recv_data = client_socket.recv(1024) # 接收1024个字节
file_name = recv_data.decode("utf-8")
print("对方请求下载的文件名为:%s" % file_name)
file_content = get_file_content(file_name)
# 发送文件的数据给客户端
# 因为获取打开文件时是以rb方式打开，所以file_content中的数据已经是二进制的格式，因此不需要encode编码
if file_content:
client_socket.send(file_content)
# 关闭这个套接字
client_socket.close()
# 关闭监听套接字
tcp_server_socket.close()
if __name__ == "__main__":
main()
客户端 参考代码如下:
from socket import *
def main():
# 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 = int(input("请输入服务器port:"))
# 链接服务器
tcp_client_socket.connect((server_ip, server_port))
# 输入需要下载的文件名
file_name = input("请输入要下载的文件名：")
# 发送文件下载请求
tcp_client_socket.send(file_name.encode("utf-8"))
# 接收对方发送过来的数据，最大接收1024个字节(1K)
recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
# print('接收到的数据为:', recv_data.decode('utf-8'))
# 如果接收到数据再创建文件，否则不创建
if recv_data:
with open("[接收]"+file_name, "wb") as f:
f.write(recv_data)
# 关闭套接字
tcp_client_socket.close()
if __name__ == "__main__":
main()
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