自学python如何成为大佬(目录):https://blog.csdn.net/weixin_67859959/article/details/139049996?spm=1001.2014.3001.5501

当今的时代是一个网络的时代，网络无处不在。而我们前面学习编写的程序都是单机的，即不能和其他电脑上的程序进行通信。为了实现不同电脑之间的通信，就需要使用网络编程。下面，我们来了解一下网络相关的基础知识。

1  为什么要使用通信协议

计算机为了联网，就必须规定通信协议，早期的计算机网络，都是由各厂商自己规定一套协议，IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议，互不兼容，这就好比一群人有的说英语，有的说中文，有的说德语，说同一种语言的人可以交流，不同的语言之间就不行了，如图1所示。

图1  语言不通，无法交流

为了把全世界的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协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议簇（Internet Protocol Suite）即通用协议标准出现了。Internet是由inter和net两个单词组合起来的，原意就是连接“网络”的网络，有了Internet，任何私有网络，只要支持这个协议，就可以接入互联网。

2  TCP/IP简介

因为互联网协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP协议，所以，大家把互联网的协议简称TCP/IP协议。

（1）IP协议

在通信时，通信双方必须知道对方的标识，好比发送快递必须知道对方的地址。互联网上每个计算机的唯一标识就是IP地址。IP地址实际上是一个32位整数（称为IPv4），它是以字符串表示的IP地址，如172.16.254.1，实际上是把32位整数按8位分组后的数字表示，目的是便于阅读，如图2所示。

图2  IPv4示例

IP协议负责把数据从一台计算机通过网络发送到另一台计算机。数据被分割成一小块一小块，类似于将一个大包裹拆分成几个小包裹，然后通过IP包发送出去。由于互联网链路复杂，两台计算机之间经常有多条线路，因此，路由器就负责决定如何把一个IP包转发出去。IP包的特点是按块发送，途经多个路由，但不保证都能到达，也不能保证顺序到达。

（2）TCP协议

TCP协议则是建立在IP协议之上的。TCP协议负责在两台计算机之间建立可靠连接，保证数据包按顺序到达。TCP协议会通过3次握手建立可靠连接，如图3所示。

图3  TCP的三次握手

然后需要对每个IP包进行编号，确保对方按顺序收到，如果包丢掉了，就自动重发。如图4所示。

图4  传输数据包

许多常用的更高级的协议都是建立在TCP协议基础上的，比如用于浏览器的HTTP协议、发送邮件的SMTP协议等。一个TCP报文除了包含要传输的数据外，还包含源IP地址和目标IP地址、源端口和目标端口。

端口有什么作用？在两台计算机通信时，只发送IP地址是不够的，因为同一台计算机上运行着多个网络程序。一个TCP报文来了之后，到底是交给浏览器还是QQ，就需要端口号来区分。每个网络程序都向操作系统申请唯一的端口号，这样，两个进程在两台计算机之间建立网络连接就需要各自的IP地址和各自的端口号。

一个进程也可能同时与多个计算机建立链接，因此它会申请很多端口。端口号不是随意使用的，而是按照一定的规定进行分配。例如，80端口分配给HTTP服务，21端口分配给FTP服务。

3  UDP简介

相对TCP协议，UDP协议则是面向无连接的协议。使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包。但是，数据无法保证一定到达。虽然用UDP传输数据不可靠，但它的优点是比TCP协议的速度快。对于不要求可靠到达的数据而言，就可以使用UDP协议。TCP协议和UDP协议的区别如图5所示。

图5  TCP协议和UDP协议的区别

4  Socket简介

为了让两个程序通过网络进行通信，二者均必须使用Socket套接字。Socket的英文原义是“孔”或“插座”，通常也称作“套接字”，用于描述IP地址和端口，它是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信，如图6所示。在Internet上的主机上一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。

图6  使用Socket实现通信

Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电，有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。

在Python中使用socket 模块的 socket()函数就可以完成，语法格式如下：

s = socket.socket(AddressFamily, Type)

函数socket.socket创建一个socket，返回该socket的描述符，该函数带有两个参数：

l  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。

l  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）。

例如，为了创建 TCP/IP 套接字，可以用下面的方式调用socket.socket()：

tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

同样，为了创建 UDP/IP 套接字，需要执行以下语句：

udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

创建完成后，生成一个socket对象，socket对象的主要方法如表1所示。

表1  socket对象的内置方法

函    数	描    述
s.bind()	绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址
s.listen()	开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了
s.accept()	被动接受TCP客户端连接(阻塞式)，等待连接的到来
s.connect()	主动初始化TCP服务器连接，一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误
s.recv()	接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略
s.send()	发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小
s.sendall()	完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常
s.recvfrom()	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址
s.sendto()	发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数
s.close()	关闭套接字