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我是貓妹，一名愛上Python編程的小學生。

和貓妹學Python，一起趣味學編程。

今日主題

今天的內容比較多哦，主要是網(wǎng)絡編程的一些入門知識。

這些知識在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中很重要，貓妹拋磚引玉。

OSI七層模型和TCP/IP四層模型

IP地址和端口

TCP/UDP

socket

Python實現(xiàn)TCP服務器客戶端

Python實現(xiàn)UDP服務器客戶端

OSI七層模型和TCP/IP四層模型

OSI七層模型和TCP/IP四層模型是互聯(lián)網(wǎng)通信的基石，我們之所以可以愉快地上網(wǎng)，底層就是它的功勞。

它們在底層默默工作，我們仿佛感覺不到它的存在。其實底層的設計和實現(xiàn)匯集了眾多人類的智慧。

OSI七層模型和TCP/IP四層模型都是網(wǎng)絡通信中常用的分層架構。

OSI七層模型更加詳細，涵蓋了更多的功能和細節(jié)；而TCP/IP四層模型則更加簡潔明了，便于理解和應用。

下面分別對它們進行簡要介紹：

OSI七層模型：

OSI(Open Systems Interconnection)是一種定義了網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的國際標準。它將網(wǎng)絡通信分為七個層次，每一層都有特定的功能和任務。從底層到頂層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

? * 物理層：負責在物理媒介上傳輸比特流，主要涉及硬件接口和信號傳輸。

? * 數(shù)據(jù)鏈路層：負責在相鄰節(jié)點之間建立可靠的數(shù)據(jù)傳輸通路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組和錯誤檢測。

? * 網(wǎng)絡層：負責將數(shù)據(jù)包從源節(jié)點發(fā)送到目的節(jié)點，實現(xiàn)端到端的連接。

? * 傳輸層：負責控制和管理數(shù)據(jù)傳輸過程中的流量控制、錯誤恢復和數(shù)據(jù)重組等。

? * 會話層：負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。

? * 表示層：負責數(shù)據(jù)的格式轉換、加密和解密等。

? * 應用層：負責為用戶提供各種網(wǎng)絡應用服務，如電子郵件、文件傳輸、遠程登錄等。

TCP/IP四層模型：

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是一種廣泛應用于互聯(lián)網(wǎng)的分層架構。它將網(wǎng)絡通信分為四個層次，每一層都有特定的功能和任務。從底層到頂層分別是：網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應用層。

? * 網(wǎng)絡接口層：負責處理數(shù)據(jù)包的物理介質(如以太網(wǎng)、Wi-Fi等)以及地址和路由選擇等問題。

? * 網(wǎng)際層：負責在不同網(wǎng)絡之間建立邏輯連接，實現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸。

? * 傳輸層：負責控制和管理數(shù)據(jù)傳輸過程中的流量控制、錯誤恢復和數(shù)據(jù)重組等。

? * 應用層：負責為用戶提供各種網(wǎng)絡應用服務，如電子郵件、文件傳輸、遠程登錄等。

IP地址和端口

我們要上網(wǎng)，離不開兩個東西，一個是IP地址，一個是端口。

IP地址和端口是網(wǎng)絡通信中兩個重要的概念，它們共同用于在互聯(lián)網(wǎng)上唯一標識一個設備或應用服務。

IP地址用于在數(shù)據(jù)包頭中指明源設備的地址，而端口號則用于在網(wǎng)絡上唯一標識一個應用服務。

IP地址唯一標識一臺連接在互聯(lián)網(wǎng)上的電腦。

IP(Internet Protocol)地址是一個32位的二進制數(shù)，用于在互聯(lián)網(wǎng)上唯一標識一個設備。

IP地址分為IPv4和IPv6兩種格式。

IPv4地址通常以點分十進制表示法(如192.0.2.1),而IPv6地址則采用冒號分隔的128位十六進制數(shù)(如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)。

IP地址用于在數(shù)據(jù)包頭中指明源設備的地址，以便接收方能夠將數(shù)據(jù)包正確地發(fā)送到目標設備。

有了IP地址還不夠，一臺電腦有許多應用程序，端口用于區(qū)分應用程序。

端口(Port)是網(wǎng)絡通信中設備之間進行通信的邏輯接口。

取值0~65535,0~1023系統(tǒng)占用，其他端口應用程序隨機分配。

每個應用程序都使用一個唯一的端口號來標識自己的通信服務。

常見的端口號有80(HTTP)、21(FTP)、25(SMTP)、3306(MySQL)等。

TCP和UDP

TCP和UDP位于TCP/IP四層模型中的傳輸層。

TCP(Transmission Control Protocol)特點：

可靠性高：TCP是一種面向連接的協(xié)議，它通過建立可靠的連接來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴．敂?shù)據(jù)包在傳輸過程中丟失或損壞時，TCP會進行重傳，直到數(shù)據(jù)被完全接收。

流控制：TCP使用滑動窗口機制來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送速率，避免網(wǎng)絡擁塞。發(fā)送方會根據(jù)接收方的緩沖情況動態(tài)調整發(fā)送速率。

有序性：TCP保證數(shù)據(jù)包的順序性和完整性，確保接收方能夠按照正確的順序接收到數(shù)據(jù)。

適用場景：TCP適用于需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠鼍埃缥募鬏?、電子郵件等。

UDP特點：

不可靠性高：UDP是一種無連接的協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。當?shù)據(jù)包在傳輸過程中丟失或損壞時，UDP不會進行重傳，而是直接丟棄。

快速性：UDP沒有復雜的控制流程，因此具有較快的傳輸速度和較低的延遲。

無序性：UDP不保證數(shù)據(jù)包的順序性和完整性，接收方可能收到亂序的數(shù)據(jù)包。

適用場景：UDP適用于對實時性要求較高、不需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠鼍?，如視頻流媒體、在線游戲等。

TCP就像打電話，對方必須在線才能通過。

UDP就像寫信，寫好直接發(fā)送就是了。

沒有優(yōu)劣，各有千秋。

socket

TCP/UDP是很復雜的，為了使應用開發(fā)更簡單。

在應用層和TCP/UDP之間有一層，叫socket。

Socket(套接字)是計算機網(wǎng)絡編程中的一種通信機制，用于實現(xiàn)不同計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸。

簡單來說，Socket就是一種用于建立網(wǎng)絡連接的抽象接口，它允許程序員通過網(wǎng)絡協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。

在網(wǎng)絡編程中，Socket通常由兩部分組成：客戶端和服務器端。

客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)到服務器端，而服務器端接收并處理這些數(shù)據(jù)。

Socket通信可以基于TCP(傳輸控制協(xié)議)或UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)兩種不同的協(xié)議。

使用Socket進行網(wǎng)絡編程需要以下步驟：

? 1. 創(chuàng)建Socket對象：首先需要創(chuàng)建一個Socket對象，指定要使用的協(xié)議類型。

? 2. 綁定Socket:將Socket與特定的IP地址和端口號綁定在一起，以便客戶端能夠找到服務器端。

? 3. 連接Socket:當客戶端想要與服務器端通信時，需要建立連接。這可以通過調用Socket對象的connect()方法來實現(xiàn)。

? 4. 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：一旦連接建立成功，就可以使用Socket對象的send()和recv()方法來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

? 5. 關閉Socket:當通信完成后，需要關閉Socket對象以釋放資源。

總之，Socket是網(wǎng)絡編程中非常重要的一個概念，它提供了一種通用的、跨平臺的通信機制，使得程序員可以輕松地實現(xiàn)不同計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸。

Python實現(xiàn)TCP服務器客戶端

TCP客戶端服務器交互流程圖：

socket關鍵函數(shù)介紹：

函數(shù)描述socket()獲取socket類對象bind((hostname, port))在指定主機的端口綁定監(jiān)聽listen()在綁定端口上開啟監(jiān)聽，參數(shù)表示最大等待建立連接的個數(shù)accept()等待客戶端連接，連接后返回客戶端地址send(data)發(fā)送數(shù)據(jù)，data 是二進制數(shù)據(jù)recv(buffer)表示接收數(shù)據(jù), buffersize 是每次接收數(shù)據(jù)的長度close()關閉套接字連接connect((hostname, port))設置要連接的主機名稱與端口號

TCP協(xié)議客戶端服務器代碼測試：

注：服務端可以持續(xù)監(jiān)聽連接，客戶端下線，服務端自動斷開連接。客戶端再次上線，服務端建立連接。

Python實現(xiàn)UDP服務器客戶端

UDP客戶端服務器交互流程圖：

客戶端流程:

1. 導入包socket

2. 創(chuàng)建一個套接字

3. 收發(fā)消息(優(yōu)先發(fā)送)

4. 關閉套接字

服務器流程:

1. 導入包socket

2. 創(chuàng)建一個套接字

3. 綁定信息

4. 收發(fā)消息(優(yōu)先接收)

5. 關閉套接字

UDP協(xié)議客戶端服務器代碼測試：

需要代碼的小伙伴，可從和貓妹學Python，下圖第一名平臺的次條推文獲取哦！

平臺太多了，代碼排版太耗時了。

好了，我們今天就學到這里吧！

如果遇到什么問題，咱們多多交流，共同解決。

我是貓妹，咱們下次見！