## 网络编程 ```python 网络编程就是编写基于网络的应用程序 CS结构: 客户端应用程序client(访问数据端) 服务端应用程序:server(提供共享数据端) 学习网络编程,目的就是编写基于C/S结构的应用程序 网络通讯的两个条件: 1,物理传输介质:双绞线/光纤/同轴线/无线电波 2,通讯协议 通讯协议:发送方和接受方共同遵守的一套规则,为了能正确解析数据 OSI七层模型:计算机界的通用语言 物理层———数据链路层———网络层————传输层————会话层————表示层————应用层 会话层、表示层、应用层，都是属于应用程序层的。 物理层：各种物理介质 ``` ## OSI模型之数据链路层 ```python 数据链路层：规定了代表0和1的电信号的分组方式以及一组电信号应该包含哪些内容。以太网协议工作在链路层！ 一组电信号构成一个数据包，帧！ 每一帧分成报头head0和数据data两部分 head包含（18个字节）： 发送源地址Mac:6个字节 接受源地址Mac:6个字节 数据类型（标签+以太类型）6个字节 data包含：46——1500个字节 head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送 ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址 mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号） 有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信 ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼 ``` ## 网络层 ```python 以太网通讯存在的问题: 世界范围的互联网是由一个个彼此隔离的小的局域网组成的，如果所有的计算机都采用以太网的广播方式来寻找其他计算机，那么一台机器发送的包全世界都会收到，这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难,(广播风暴就是这么产生的) 网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址,网络地址到底长什么样,又是如何区分子网的? #IP协议 IP协议是工作在网络层的协议,全称:Internet Protocol Address,翻译为互联网协议地址 #### 3.1 IP地址(重点) - ip协议定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示 - 范围0.0.0.0-255.255.255.255 - 一个ip地址通常写成四段十进制数，例：192.168.10.1 - 网络号：标识子网 - 主机号：标识主机 IP地址的分类: A类保留给政府机构 1.0.0.0---126.0.0.0 B类分配给中等规模公司 128.0.0.0---191.255.0.0 C类分配给任何需要的人 192.168.0.1 - 192.168.255.254 D类用于组播 E类用于实验 # 什么是子网掩码 子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。 它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。 # 为什么需要子网掩码 单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，无法辨识一个ip所处的子网 例：192.168.10.1与192.168.10.2并不能确定二者处于同一子网,因为不清楚哪些位表示网络号,哪些表示主机号 知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。 #可通过，前移子网掩码位数，来扩大子网规模。子网掩码在路由上设置！！！ 总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。 #IP数据包(了解) ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分 head：长度为20到60字节 data：最长为65,515字节 而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据帧，分开发送了。 ARP协议(了解) ARP协议的由来:IP是通常是动态分配的,是一个逻辑地址,而数据传输则必须依赖MAC地址,那如何才能通过IP得到对方的MAC地址呢? 这就需要ARP协议了 arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址 1.FF:FF:FF:FF:FF:FF是一个特殊的MAC地址 交换机在看到这个地址时会将这个数据向网内所有主机进行广播 2.192.168.1.102 收到ARP请求后 回复自己的MAC给 源MAC主机 3.发送方(192.168.1.101)收到回复后,会将对方的ip的MAC地址映射关系存储到缓存中,以便下次使用 总结:ARP通过广播的方式来获取MAC地址, 不在同一子网时 ARP得到的时对方网关的MAC地址,数据到达对方网关后,由网关根据IP交给对应的主机,当然对方网关获取主机MAC也是通过ARP ``` ## 传输层 ```python 传输层的由来**: 通过物理层简历链接通道 通过数据链路层的MAC,可以定位到某个局域网中的某台主机, 通过网络层的IP地址,子网掩码,可以定位到全球范围某一局域网下的某台主机 一台计算机上是不可能只运行一个应用程序的,比如同时登陆qq和微信,那接收到的数据到底是交给微信还是qq呢? 答案就是:端口号,端口是需要联网的应用程序与网卡关联的编号 传输层功能：建立端口到端口的通信 **补充**：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口 **TCP**与**UDP**是工作在传输层的协议: #TCP协议： 可靠传输，TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。 #三次握手 TCP之所以可靠,是因为在传输数据前需要三次握手确认建立链接 三次握手的过程实际上实在确认我发的你能收到,你发的我也能收到,从而保证数据传输的的可靠性 问题是三次握手时的确能保障数据传输是可靠的,那么握手后的数据要如何保证传输成功呢? #**TCP协议要求在发送数据后,必须接收到对方的回复信息才能确认数据成功发送,如果一段时内没有收到回复信息,会自动重新发送,如果重试的次数过多则表示链接可能已经中断!** #四次挥手 四次挥手的目的是保证双方的数据传输已经全部完成,同样是为了保证数据的完整性 其优点很明显:能够保证数据传输是完整的 缺点:由于每次都需要传输确认信息,导致传输效率降低 场景:多用于必须保证数据完整性的场景,例如文本信息,支付信息等! #UDP协议 不可靠传输，”报头”部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。 UDP协议采取的方式与TCP完全不同,其根本不关心,对方是否收到数据,甚至不关心,对方的地址是否有效,只要将数据报发送到网络,便什么都不管了! **总结** 优点:由于不需要传输确认信息,所以传输效率高于TCP协议 缺点:传输数据可能不完整 场景:视频聊天,语音聊天等,不要求数据完整性,但是对传输速度要求较高 ``` ## 应用层 ```python 应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开放的，大家都可以开发自己的应用程序，用什么样的数据格式来传输，就需要由应用程序开发者自己来制定 应用层功能：规定应用程序的数据格式 ```