python学习之网络基础

港控/mmm° 2021-11-09 03:02 335阅读 0赞

## 七 网络编程 ##

### 7.1 C/S B/S架构 ###

#### 7.1.1 认识 ####

Client ： 客户端  
Browser ：浏览器  
Server ：服务器端

C/S：客户端与服务器之间的构架  
B/S：浏览器与服务器之间的架构

#### 7.1.2 特点 ####

##### C/S #####

优点：安全性高，个性化设置，功能全面，响应速度快  
 缺点：开发成本高；维护成本高；（基于App），面向用户较固定

##### B/S #####

特殊的C/S架构

优点：开发维护成本低；面向用户较广泛；  
 缺点：安全性相对较低，响应速度较慢，个性化设置单一

### 7.2 互联网通信原理 ###

#### 互联网通信 ####

1.物理介质，通信双方若要通信，首先保证要两端链路相同；
    2.确定对端位置
    3.通过统一的通信标准进行数据转发

#### 7.3 OSI七层协议(TCP五层) ####

#### 物理层 ####

物理介质，包括：中继器、集线器、双绞线

发送的数据是比特数据流。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

#### 数据链路层 ####

##### 分组数据： #####

按照一定的协议对比流数据进行分组

##### 以太网协议： #####

Ethernet，统一的通信标准；  
一组电信号构成一个数据报，叫做帧  
帧的组成：报头head和数据data两部分，其中head包括：源地址，6个字节；目标地址，6个字节，数据类型6个字节；data包含：最短64字节，最长1500字节，数据报的具体内容

问题1：数据头为什么要固定？  
 固定的长度就是一个标准，方便提取源地址以及目的地址

问题2：以太网中源地址如何设置唯一？  
 网线直接接触的硬件就是网卡，网卡上有一个mac地址，确定计算机在网络中的唯一性，一个mac地址由12位16进制的数字串(前六位是厂商编号 后六位是流水线号)

##### 广播 #####

在同一局域网内进行广播，配合以太网协议进行通信 ，范围是在局域网内

##### 单播 #####

端到端进行数据交换

##### 设备： #####

网桥，以太网交换机，网卡

#####  #####

#### 网络层 ####

寻址、路由选择、连接到建立、保持和终止

##### IP协议 #####

IP地址+子网掩码，可以确定计算机所在的网段、子网、局域网位置；广播+mac地址+ip == 定位世界上任意一台计算机

IP v4中，规定网络地址由32位2进制表示，范围是0.0.0.0--255.255.255.255,一个IP地址通常写成十进制数

子网掩码：网络部分全为1，主机部分全位0；

IP数据包：head--长度为20到60字节,data--最长为65,515字节

##### ARP协议 #####

地址解析协议，根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议，通过广播的方式将包含IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址。

**工作流程**：

1.通过IP地址和子网掩码区分子网

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th style="text-align:center;">场景</th> 
   <th>数据包地址</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">同一子网</td> 
   <td>目标主机mac地址，目标主机IP地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">不同子网</td> 
   <td>网关mac地址，目标主机IP</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

2.如果处于同一网络，将源mac地址，目标mac(FF:FF:FF:FF:FF:FF)，源IP地址，目标IP地址封包广播；如果不在同一个子网，将目标IP地址改成网关地址即可。

3.将arp数据包以广播的方式发送，所有主机都会拆包，检查目的IP地址是否是自己，若果是则响应将自己的mac地址封包发送。

#### 传输层 ####

端口协议，功能就是建立端口到端口的通信。广播+mac地址+ip+端口 == 定位世界上任意一台计算机对应的软件

传输层的功能是建立端口到端口的连接通信，其中端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

##### TCP 传输控制协议 #####

TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议；采用三次握手建立一个连接，采用四次挥手断开连接

**三次握手**

第一次握手：客户端向服务端发送syn(syn=x)包，并进入syn\_sent状态，等待服务器确认，syn是同步序列编号  
 第二次握手：服务端接受请求报文，确认客户的syn(ack=x+1，ack是确认字符)，同时向客户端发送一个syn包(seq=y)，即syn+ack包，此时服务器进入syn\_recv状态  
 第三次握手：客户端收到服务端的syn+ack包，向服务端发送确认包ack(ack=y+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入established（TCP连接成功）状态，完成三次握手。  
![1696801-20190715211728379-2134415982.jpg][]

**四次挥手**

TCP连接时双向传输模式，客户端或者服务端都可以主动发起断开连接请求

第一次挥手：当主动端的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向被动端发送一个带有fin附加标记的报文段（fin表示英文finish）。  
 第二次挥手：被动段收到这个fin报文段之后，并不立即用fin报文段回复主动端，而是先向其发送一个确认序号ack，告诉主动端已接受请求，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接（先发送ack的目的是为了防止在这段时间内，对方重传fin报文段）。  
 第三次挥手，被动端的应用程序告诉TCP：我要彻底的关闭连接，TCP向主动端送一个fin报文段。  
 第四次挥手，主动端收到这个fin报文段后，向被动端发送一个ack表示连接彻底释放。

![1696801-20190715211715887-1267504118.jpg][]

**为什么建立连接时是三次握手，而断开连接时是四次呢？**

建立连接时，当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但断开连接时，当收到对方的FIN报文时，被动端不会马上关闭连接，但是会先发送一个ACK包，表示已经接到FIN报文，也就是说对方不再发送数据了但是还能接收数据，被动端是否现在关闭发送数据通道，需要上层应用来决定，因此，被动端的ACK和FIN一般会分开发送。

**为什么TIME\_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？**

假设网络是不可靠的，最后一个ACK有可能丢失。所以TIME\_WAIT停留的2MSL给重发可能丢失的ACK报文预留的时间。

##### UDP协议 #####

使用UDP的应用：域名系统 (DNS)；视频流；IP语音(VoIP),微信qq语音

#### 应用层 ####

在TCP五层协议中，将OSI中的会话层，表示层，应用层统一表示为应用层

功能：规定应用程序的数据格式

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