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  • 第九章 Python——网络编程

    目录

    一、C/S架构与B/S架构

    二、互联网

    三、OSI五层协议

    一、C/S架构与B/S架构

    【C/S架构】

    client客户端 《—— ——基于网络通信 ————》server服务器

    【B/S架构】

    browser客户端 《—— ——基于网络通信 ————》server服务器

    server服务器端必须满足的条件:

    ①稳定运行(网络、硬件、操作系统、服务端应用软件),对外一直提供服务。

    ②服务端必须绑定一个固定的IP。

     二、互联网基础

    互联网两大要素:

    ①底层的物理连接介质,是为通信铺好道路的。

    ②一套统一的通信标准——互联网通信协议。

    互联网通信协议的功能:

    定义计算机如何进入Internet,以及Internet的计算机通信标准。

    三、OSI五层协议(互联网通信协议)

    互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层。

    (一)物理层

    功能:

    主要是基于电器特性发送高低电压(电信号),高电压对应数字1,低电压对应数字0。

    举例:

    101011100

    物理设备:

    中继器、集线器、双绞线

    (二)数据链路层

    功能:

    定义了电信号的分组方式。

    协议:

    【以太网协议Ethernet】

    早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet。

    【mac地址】

    head中包含的源和目标地址由来: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)。

    【广播】

    有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)。

    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。

    物理设备:

    网桥、以太网交换机、网卡

    (三)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。

    协议:

    【IP协议】

    • 规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为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:172.16.10.1
    • 功能①:为每一台计算机分配IP地址。
    • 功能②:确定哪些地址在同一个子网络。

    【子网掩码】

    所谓”子网掩码”,就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址,也是一个32位二进制数字,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。

    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。

    【用AND运算推断IP地址是否在同一个子网】

    比如,已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0,请问它们是否在同一个子网络?两者与子网掩码分别进行AND运算,

    172.16.10.1:10101100.00010000.00001010.000000001

    255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

    AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

    172.16.10.2:10101100.00010000.00001010.000000010

    255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000

    AND运算得网络地址结果:10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0

    结果都是172.16.10.0,因此它们在同一个子网络。

    【ARP协议】

    arp协议由来:计算机通信基本靠吼,即广播的方式,所有上层的包到最后都要封装上以太网头,然后通过以太网协议发送,在谈及以太网协议时候,我门了解到

    通信是基于mac的广播方式实现,计算机在发包时,获取自身的mac是容易的,如何获取目标主机的mac,就需要通过arp协议

    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

    协议工作方式:每台主机ip都是已知的

    例如:主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24

    一:首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网

    场景 数据包地址
    同一子网 目标主机mac,目标主机ip
    不同子网 网关mac,目标主机ip

    二:分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络,那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)

      源mac 目标mac 源ip 目标ip 数据部分
    发送端主机 发送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 数据

    三:这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输,所有主机接收后拆开包,发现目标ip为自己的,就响应,返回自己的mac

    物理设备:

    路由器、三层交换机

    Tips:

    ip地址+mac地址能标识全世界范围内独一无二的计算机。

    ip地址找到这台计算机在世界的哪个子网内。

    mac地址找到这台计算机在子网/局域网哪个位置。

    (四)传输层

    功能:

    建立端口到端口的通信。(端口范围0-65535,0-1023为系统占用端口)

    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。

    优点:数据安全

    缺点:传输效率低于UDP协议

    【【重点】TCP协议的三次握手与四次挥手】

    【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。

    优点:效率高

    缺点:传输效率低于UDP协议

    【半连接池】

    限制的是同一时刻的请求,而非连接数。

    物理设备:

    四层交换机、四层路由器

    Tips:

    IP地址+Mac地址+端口号能标识全世界范围内独一无二的一个基于网络通信的应用软件。

    (五)应用层

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