【Python爬虫实战】网络爬虫完整指南:网络协议OSI模型

网络爬虫完整指南:从协议基础到实践应用


什么是网络协议?

**网络协议(Network Protocol)**是指计算机网络中设备和设备之间进行通信的规则和约定。它定义了数据传输的格式、顺序、传输方法和错误处理机制,使不同设备和系统能够在互联网上进行有效的数据交换。

在爬虫开发中,理解网络协议是非常重要的,因为它决定了爬虫与目标网站的交互方式。最常见的网络协议有:

  • HTTP/HTTPS(超文本传输协议/加密超文本传输协议):用于在客户端和服务器之间传输网页内容。
  • FTP(文件传输协议):用于在客户端和服务器之间传输文件。
  • TCP/IP(传输控制协议/互联网协议):提供端到端的通信基础,是互联网的核心协议。

网络协议的作用是什么?

网络协议在数据传输中的主要作用包括:

1. 规范数据传输格式

  • 协议定义了数据包的结构和编码方式,使发送端和接收端能够以一致的方式解读数据。

2. 确保数据传输可靠性

  • TCP协议通过确认机制和重传机制确保数据传输的完整性和可靠性。

3. 提升通信效率

  • 协议中定义的规则和优化机制有助于在复杂网络环境中提升通信效率。

4. 安全传输

  • HTTPS通过加密技术保护数据在传输过程中的安全性,防止数据被拦截和篡改。

OSI模型介绍

**OSI模型(开放系统互连模型,Open Systems Interconnection Model)**是一个分层网络通信模型,它将网络协议的实现划分为七个独立的层次,每一层都负责不同的通信功能。这种分层方式有助于理解网络协议的结构和功能。

OSI模型的七层结构

  1. 物理层(Physical Layer)

    • 负责物理设备之间的二进制数据传输。
    • 示例:网线、光纤、网络接口卡等。
  2. 数据链路层(Data Link Layer)

    • 负责节点间的直接数据传输,并提供错误检测和纠正。
    • 示例:以太网协议、MAC地址。
  3. 网络层(Network Layer)

    • 负责数据包的路由选择和转发,决定数据包的传输路径。
    • 示例:IP协议。
  4. 传输层(Transport Layer)

    • 提供端到端的数据传输服务,确保数据的完整性和可靠性。
    • 示例:TCP、UDP协议。
  5. 会话层(Session Layer)

    • 负责建立、管理和终止设备间的会话。
    • 示例:RPC协议、SQL会话。
  6. 表示层(Presentation Layer)

    • 负责数据格式的转换,如加密、解密和数据压缩。
    • 示例:SSL/TLS、JPEG格式转换。
  7. 应用层(Application Layer)

    • 为用户和应用程序提供网络服务接口。
    • 示例:HTTP、FTP、SMTP协议。

OSI模型的七层结构就像是一个包裹从打包、贴标签、规划路线、运输到最终送达的完整流程。每一层都有自己的特定职责,共同完成整个数据传输任务。以下将七层结构加上比喻再加深一次理解!

1. 物理层(Physical Layer):运输工具

  • 比喻:可以把这一层视为运送包裹的实际车辆(比如货车、火车、飞机等)。
  • 解释:物理层就是负责发送二进制数据的物理介质,比如电缆、光纤和无线信号。在这个比喻中,运输工具是物理层,它负责把数据从一个地方物理地送到另一个地方。

2. 数据链路层(Data Link Layer):包裹的标签

  • 比喻:这是你在包裹上贴的运单和标签,标明发送方和接收方的地址。
  • 解释:数据链路层负责在网络中的相邻节点之间传输数据包,确保没有错误传输。就像标签确保包裹能送到正确的收件人一样,数据链路层确保数据正确传送。

3. 网络层(Network Layer):路线规划

  • 比喻:这是运输公司为包裹规划的路线,决定包裹通过哪个城市、哪条公路。
  • 解释:网络层决定数据包通过网络到达目的地的路径。在互联网中,IP地址相当于邮寄地址,网络层根据这些地址规划出最佳的传输路径。

4. 传输层(Transport Layer):确保包裹安全送达

  • 比喻:运输公司负责追踪包裹,确保包裹没有丢失,并且如果丢失了会重新发送。
  • 解释:传输层负责确保数据可靠地从发送方到接收方。就像物流公司会确保包裹的安全送达并处理问题,传输层也通过重传机制和确认机制保证数据的完整性。

5. 会话层(Session Layer):沟通交流

  • 比喻:这是你和快递公司之间的联系,比如你打电话给他们跟进包裹的状态。
  • 解释:会话层负责在发送方和接收方之间建立和维护通信的会话。它就像你和快递公司保持联系,确保整个运输过程顺利进行。

6. 表示层(Presentation Layer):包装与解包

  • 比喻:你把物品装在盒子里,快递员收到后解包以检查内容。
  • 解释:表示层负责数据的格式化和转换,比如加密、解密、压缩和解压缩。它就像你在发送前包装包裹,确保内容在传输过程中不会受损,而接收方会解开包装查看数据。

7. 应用层(Application Layer):收发包裹的目的

  • 比喻:这是你发包裹的原因和收件人收到包裹后的使用行为。
  • 解释:应用层为用户提供直接的网络服务,比如网页浏览、邮件发送等。在邮寄中,这就像是你寄出包裹的原因——无论是送礼物还是寄文件,应用层实现了用户与网络的直接互动。

OSI模型在爬虫开发中的意义

了解OSI模型对网络爬虫开发的意义重大,主要体现在以下几个方面:

  1. 深入理解网络通信过程

    • 在爬虫与目标网站的交互过程中,从发送HTTP请求到解析响应数据,涉及多个OSI层次。掌握OSI模型有助于全面了解数据传输的机制和数据包的处理方式。
  2. 优化爬虫的请求与响应处理

    • 通过理解传输层(如TCP协议)的重传机制和拥塞控制,可以优化爬虫的请求策略,避免因过多的并发请求导致网络拥堵或数据丢失。
  3. 应对反爬虫机制

    • 一些反爬虫机制会在会话层和应用层进行检测,如监控请求频率、User-Agent头信息等。理解这些层的机制有助于制定更有效的绕过策略。
  4. 保障数据安全

    • 爬虫开发中,数据的加密和解密涉及到表示层和应用层,理解SSL/TLS协议可以确保数据在传输中的安全性。

OSI模型在网络爬虫中的作用

在网络爬虫开发中,不同的OSI层次可以实现不同的功能和优化策略:

1. 应用层(HTTP/HTTPS协议)

  • 发送GET、POST、PUT、DELETE等HTTP请求,从目标网站获取数据。
  • 设置请求头中的User-AgentRefererCookie等信息,模拟真实用户行为。

2. 传输层(TCP/UDP协议)

  • 通过设置连接超时、请求重试等策略,确保数据传输的可靠性。
  • 在高并发请求中,优化TCP连接以提高爬取效率。

3. 网络层(IP协议)

  • 使用代理IP池来绕过IP封禁和反爬检测,确保请求能够顺利发出。

4. 数据链路层和物理层

  • 主要用于网络基础设施的构建,确保物理链路的稳定性和可达性。

网络爬虫开发的其他相关知识点

1. HTTP请求类型

  • GET请求:用于从服务器获取数据,是最常用的请求类型。
  • POST请求:用于向服务器发送数据,常用于提交表单。
  • PUT请求:用于更新资源。
  • DELETE请求:用于删除资源。

2. 状态码

  • 200 OK:请求成功,服务器返回所请求的数据。
  • 404 Not Found:请求的资源不存在。
  • 403 Forbidden:服务器拒绝访问。
  • 500 Internal Server Error:服务器内部错误。

3. Cookies与会话管理

  • 爬虫通常需要处理Cookies和会话,模拟用户登录以获取需要的内容。

4. SSL/TLS加密

  • 使用SSL/TLS协议确保爬虫与目标网站之间的安全通信,尤其是在处理敏感数据时。

5. 代理IP和代理池

  • 爬虫常使用代理IP来避免被封禁,并通过代理池实现高并发抓取。

6. 多线程与异步爬取

  • 通过多线程或异步请求库(如asyncioaiohttp)提升爬虫的效率。

7. 分布式爬虫

  • 使用分布式框架(如Scrapy Cluster、Redis)实现大规模爬取和数据存储。

结语

通过本节的学习,将对网络协议和OSI模型有更深入的了解,并掌握如何在网络爬虫开发中灵活运用这些知识。掌握协议基础不仅能提高爬虫开发的效率,还能帮助我们更好地应对反爬虫机制和复杂的数据传输环境。


本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/web/57260.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

01.如何用DDD重构老项目

学习资料来源:DDD独家秘籍视频合集 https://space.bilibili.com/24690212/channel/collectiondetail?sid1940048&ctype0 文章目录 动机DDD与重构实践重构? 重写从一开始就采用DDD重构步骤1. 添加领域模块2.分离出有价值的代码3.迁移到领域模块4.重复2,3 动机 …

OSI公布OSAID 1.0版 “开源人工智能”首次被定义

在2024年ALL THINGS OPEN大会上,Open Source Initiative (OSI) 正式发布了开源人工智能定义(OSAID)1.0版本,标志着全球首个开源AI标准的诞生。OSAID将作为衡量人工智能系统是否符合“开源人工智能”标准的依据,为社区主…

接口测试(八)jmeter——参数化(CSV Data Set Config)

一、CSV Data Set Config 需求:批量注册5个用户,从CSV文件导入用户数据 1. 【线程组】–>【添加】–>【配置元件】–>【CSV Data Set Config】 2. 【CSV数据文件设置】设置如下 3. 设置线程数为5 4. 运行后查看响应结果

pycharm 中 json 库的常用操作

文章目录 1. 导入 json 模块2. 将 Python 对象编码为 JSON 字符串(序列化)3. 将 JSON 字符串解码为 Python 对象(反序列化)4. 从文件中读取 JSON 数据5. 将 Python 对象写入 JSON 文件6. 处理 JSON 解码错误总结 在 PyCharm 中&am…

Flutter加载本地HTML的优雅解决方案:轻松实现富文本展示

在移动开发中,展示复杂的富文本是一项常见需求,而有时候我们需要将HTML文件直接嵌入到Flutter应用中。使用HTML不仅能丰富内容展示,还可以避免重复开发。但是,如何在Flutter中高效、优雅地加载本地HTML呢?这篇文章就带…

MySQL数据库数据类型介绍

1. 数值类型 整数类型: TINYINT:1 字节,范围 -128 到 127(或 0 到 255)。SMALLINT:2 字节,范围 -32,768 到 32,767(或 0 到 65,535)。MEDIUMINT:3 字节&…

PART 1 数据挖掘概论 — 数据挖掘方法论

目录 数据库知识发掘步骤 数据挖掘技术的产业标准 CRISP-DM SEMMA 数据库知识发掘步骤 数据库知识发掘(Knowledge Discovery in Database,KDD)是从数据库中的大量数据中发现不明显、之前未知、可能有用的知识。 知识发掘流程(Knowledge Discovery Process)包括属性选择…

【优选算法篇】前缀之序,后缀之章:于数列深处邂逅算法的光与影

文章目录 C 前缀和详解:基础题解与思维分析前言第一章:前缀和基础应用1.1 一维前缀和模板题解法(前缀和)图解分析C代码实现易错点提示代码解读题目解析总结 1.2 二维前缀和模板题解法(二维前缀和)图解分析C…

Xcode 16.1 (16B40) 发布下载 - Apple 平台 IDE

Xcode 16.1 (16B40) 发布下载 - Apple 平台 IDE IDE for iOS/iPadOS/macOS/watchOS/tvOS/visonOS 发布日期:2024 年 10 月 28 日 Xcode 16.1 包含适用于 iOS 18.1、iPadOS 18.1、Apple tvOS 18.1、watchOS 11.1、macOS Sequoia 15.1 和 visionOS 2.1 的 SDK。Xco…

Codeforces Round 946 (Div. 3) G. Money Buys Less Happiness Now(反悔贪心)

题目链接 Codeforces Round 946 (Div. 3) G. Money Buys Less Happiness Now 思路 我们维护当前拥有的钱 s u m sum sum和一个大根堆,大根堆记录用了哪些 c i c_{i} ci​。 我们先尝试获得当前月的幸福, s u m s u m − c i sum sum - c_{i} sumsu…

LeetCode 3211.生成不含相邻零的二进制字符串:二进制枚举+位运算优化

【LetMeFly】3211.生成不含相邻零的二进制字符串:二进制枚举位运算优化 力扣题目链接:https://leetcode.cn/problems/generate-binary-strings-without-adjacent-zeros/ 给你一个正整数 n。 如果一个二进制字符串 x 的所有长度为 2 的子字符串中包含 …

SpringBoot篇(简化操作的原理)

目录 一、代码位置 二、统一版本管理(parent) 三、提供 starter简化 Maven 配置 四、自动配置 Spring(引导类) 五、嵌入式 servlet 容器 一、代码位置 二、统一版本管理(parent) SpringBoot项目都会继…

Gin框架html/vue前端使用hls.js播放/点播m3u8(hls)格式视频

说明 在web应用开发时遇到在线播放m3u8格式视频,由于m3u8是多分片视频,原生video标签无法直接播放,所以需要js对m3u8处理才能播放,网上有很多插件,这里我选择最近简单方法hls.js播放,引入一个js文件即可。…

【云原生】云原生后端:监控与观察性

目录 引言一、监控的概念1.1 指标监控1.2 事件监控1.3 告警管理 二、观察性的定义三、实现监控与观察性的方法3.1 指标收集与监控3.2 日志管理3.3 性能分析 四、监控与观察性的最佳实践4.1 监控工具选择4.2 定期回顾与优化 结论参考资料 引言 在现代云原生架构中,监…

【感知模块】深度神经网络实现运动预测

系列文章目录 提示:这里可以添加系列文章的所有文章的目录,目录需要自己手动添加 TODO:写完再整理 文章目录 系列文章目录前言运动预测(Motion Prediction)感知中的运动预测(深度神经网络)前言 认知有限,望大家多多包涵,有什么问题也希望能够与大家多交流,共同成长! …

数据库之多表查询

一.子查询 在SQL语句中嵌套select语句,称为嵌套查询,又称子查询 # 语法select * from 表1 where 字段1(select 字段1 from 表2); 子查询是一个嵌套在select、insert、update 或delete 语句或其他子查询中查询 注意:将子查询和比较运算符联…

业务流程顺畅度为何受制于数据失真

在当今数字化驱动的商业环境中,企业的业务流程高度依赖于数据的准确性和完整性。然而,数据失真问题却如同隐匿在流程中的“暗礁”,频繁地给企业的业务流程顺畅度带来严重挑战,进而影响企业的整体运营效率和竞争力。 数据失真的表…

使用 Pandas 进行时间序列分析的 10个关键点

使用Pandas进行时间序列分析的10个关键点(由于篇幅限制,这里调整为10个,但实际操作中可能涉及更多细节)如下: 1. 创建时间序列数据 时间序列数据是指在多个时间点上形成的数值序列。在Pandas中,可以使用t…

vscode和pycharm在当前工作目录的不同|python获取当前文件目录和当前工作目录

问题背景 相信大家都遇到过一个问题:一个项目在vscode(或pycharm)明明可以正常运行,但当在pycharm(或vscode)中时,却经常会出现路径错误。起初,对于这个问题,我也是一知…

RN如何实现页面渐变背景

在React Native(RN)中,实现页面渐变背景通常需要使用LinearGradient组件。LinearGradient是React Native的一个第三方库,它允许你创建线性渐变效果。以下是一个简单的步骤指南,教你如何在React Native中实现页面渐变背…