python網(wǎng)絡(luò)編程、套接字、HTTP協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)編程?

網(wǎng)絡(luò)目的 ： 數(shù)據(jù)的傳輸

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸是一個復(fù)雜的過程

OSI 七層模型 --》 網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)化流程

* 應(yīng)用層?： 提供用戶服務(wù)，具體內(nèi)容由特定程序規(guī)定
* 表示層?： 數(shù)據(jù)的壓縮優(yōu)化?
* 會話層?： 建立應(yīng)用連接，選擇傳輸層服務(wù)
* 傳輸層?： 提供不同的傳輸服務(wù)，流量控制
* 網(wǎng)絡(luò)層?： 路由選擇，網(wǎng)絡(luò)互連
* 鏈路層?： 提供鏈路交換，具體消息以幀發(fā)送
* 物理層?： 物理硬件，接口，網(wǎng)卡，線路
osi七層模型優(yōu)點(diǎn) ： 將功能分開，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸中的耦合性，每一部分完成自己的功能?？梢栽陂_發(fā)和實(shí)施的過程中各司其職。實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚和低耦合的功能。

高內(nèi)聚 ： 單個模塊功能盡量單一
低耦合 ： 模塊之間盡量減少關(guān)聯(lián)和影響

四層?

* 應(yīng)用層 ： 應(yīng)用層 表示層 會話層
* 傳輸層 ： 傳輸層
* 網(wǎng)絡(luò)層 ： 網(wǎng)絡(luò)層
* 物理鏈路層： 鏈路層和物理層
五層（tcp/ip模型）

* 應(yīng)用層 ： 應(yīng)用層 表示層 會話層
* 傳輸層 ： 傳輸層
* 網(wǎng)絡(luò)層 ： 網(wǎng)絡(luò)層
* 鏈路層 ： 鏈路層
* 物理層 ： 物理層
?

協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）：在網(wǎng)絡(luò)通信中，各方必須遵守的規(guī)定。包括建立什么樣的連接，消息結(jié)構(gòu)等

應(yīng)用層 ： TFTP HTTP DNS SMTP
傳輸層 ： TCP UDP
網(wǎng)絡(luò)層 ： IP?
物理層 ： IEEE

?

網(wǎng)絡(luò)基本概念

1、主機(jī)： "localhost" 表示本臺計算機(jī)

　　網(wǎng)絡(luò)上 ： 只在本地測試使用
　　　　'localhost' '127.0.0.1'

　　如果想在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行測試（自動使用本地可用網(wǎng)卡IP）
　　　　'0.0.0.0' '' '172.60.50.93'

　　查看本地 IP 網(wǎng)絡(luò)信息
　　　　linux上：? ? ifconfig?
　　　　win上查看本地IP： ipconfig

　　　　ping www.baidu.com? --->14.215.177.38(百度的IP地址)

　　獲取計算機(jī)名稱
　　　　socket.gethostname()
　　　　'tedu'

　　獲取主機(jī)IP
　　　　socket.gethostbyname('localhost')
　　　　'127.0.0.1'

2、IP地址
　　在網(wǎng)絡(luò)上用于區(qū)分一臺計算?

　　IPv4 ： 點(diǎn)分十進(jìn)制 e.g. 192.168.1.72 0-255
　　　　32位二進(jìn)制表示

　　IPv6 ： 128

　　網(wǎng)絡(luò)連接測試命令：?ping 172.60.50.92

　　特殊IP
　　　　127.0.0.1 本地測試IP
　　　　0.0.0.0 本地網(wǎng)卡通用IP
　　　　192.168.1.0 表示當(dāng)前網(wǎng)段
　　　　192.168.1.1 表示網(wǎng)關(guān)
　　　　192.168.1.255 廣播地址

　　獲取服務(wù)器主機(jī)信息
　　　　socket.gethostbyaddr("www.baidu.com")
　　　　('127.0.0.1', [], ['119.75.213.61'])
　　　　　　主機(jī) 　　 別名 　　 IP地址

　　將ip十進(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制
　　　　socket.inet_aton("192.168.1.2")
　　　　b'\xc0\xa8\x01\x02'

　　將ip二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制
　　　　socket.inet_ntoa(b"\xc0\xa8\x01\x02")
　　　　'192.168.1.2'

　　域名?： 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IP地址的名稱
　　url?： 在網(wǎng)絡(luò)上定位某個資源位置

3、端口號?：端口號是網(wǎng)絡(luò)地址的一部分，在一個系統(tǒng)中每個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用監(jiān)聽不同的端口，以獲取對應(yīng)端口傳輸?shù)男畔?br>
　　數(shù)字范圍 ： 1--65535

　　　　1--255 ： 一些眾所周知的端口
　　　　256--1023 ： 系統(tǒng)應(yīng)用
　　　　1024---65535 ： 自用?
　　　　推薦用? >10000 8888 9999 7777 6666

　　測試一個軟件端口號
　　　　socket.getservbyname('mysql')
　　　　3306
　　　　socket.getservbyname('http')
　　　　80
　　　　socket.getservbyname('ssh')
　　　　22

傳輸層服務(wù)?

面向連接的傳輸服務(wù) ---》 tcp協(xié)議?

傳輸特征：提供可靠的傳輸服務(wù)
可靠性表現(xiàn)： 數(shù)據(jù)在傳輸過程中，無失序，無差錯，無重復(fù)，無丟失

* 傳輸過程中有建立和斷開連接的過程
三次握手：建立數(shù)據(jù)傳輸兩端的持續(xù)連接
　　1.?客戶端向服務(wù)器發(fā)起連接請求（我可以牽你手嗎）
　　2. 服務(wù)器收到連接請求進(jìn)行確認(rèn)，返回報文（可以）
　　3. 客戶端收到服務(wù)器確認(rèn)進(jìn)行連接創(chuàng)建（牽手成功）

四次揮手：斷開連接的兩端，保證數(shù)據(jù)的傳輸完整
　　1.主動方發(fā)送報文，告知被動方要斷開連接（我們分手吧，你準(zhǔn)備好）
　　2.被動方返回報文，告知收到請求，準(zhǔn)備斷開（知道了）
　　3.被動方再次發(fā)送報文，告知準(zhǔn)備完畢可以斷開（你分手吧）
　　4.主動方發(fā)送報文完成斷開（分手了）

適用情況：文件的上傳下載，網(wǎng)絡(luò)情況良好，需要必須保證可靠性的情況
比如 ： 信息聊天，文件上傳下載，郵件，網(wǎng)頁獲取

面向無連接的傳輸服務(wù) ---》 udp協(xié)議

　傳輸特征 ：
　　*?不保證傳輸?shù)目煽啃?br>　　*?無需建立三次握手和四次揮手的連接斷開過程
　　* 消息的收發(fā)比較自由，不受其他約束（請?jiān)徫疫@一生放蕩不羈愛自由）

適用情況 ： 網(wǎng)絡(luò)情況較差，對可靠性要求不高，收發(fā)消息的兩端不適合建立固定連接
比如 ：網(wǎng)絡(luò)視頻，群聊，發(fā)送廣播

套接字----socket

socket模塊的套接字屬性

（s表示一個套接字對象）

s.type　　獲取套接字類型　　# SocketKind.SOCK_STREAM 流式套接字

s.family　　獲取地址族類型　　# AddressFamily.AF_INET 獲取地址族類型

s.fileno()　　獲取套接字的文件描述符（每一個IO操作系統(tǒng)都會為其分配一個不同的正整數(shù)，該正整數(shù)即為此IO操作系統(tǒng)的文件描述符）

s.getsockname()　　獲取套接字綁定的地址　　#?('192.168.191.3', 8888)

s.getpeername()　　獲取連接套接字另一端的地址　#　('192.168.191.3', 7826)

s.setsockopt(level,optname,value)　　設(shè)置套接字選項(xiàng)，豐富修改原有套接字功能

　　參數(shù)：　level?設(shè)置選項(xiàng)的類型　 optname 每個選項(xiàng)類型中的子選項(xiàng) 　value 為選項(xiàng)設(shè)置值

s.getsockopt(level,optname)　　獲取套接字選項(xiàng)的值
1 from socket import * 2 s = socket() 3 print(s.type) #
SocketKind.SOCK_STREAM 流式套接字 4 print(s.family) # AddressFamily.AF_INET 獲取地址族類型
5 print(s.fileno()) # 376 6 s.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 設(shè)置端口可重用
7 print(s.getsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR))# 獲取選項(xiàng)值 1 8 s.bind(("
192.168.191.3",8888)) 9 print(s.getsockname()) # 獲取綁定的地址 ('192.168.191.3',
8888) 10 s.listen() 11 c,addr = s.accept() # addr也是鏈接客戶端的地址 12 print
(c.getpeername())# ('192.168.191.3', 7826)獲取鏈接套接字客戶端地址 13 data = c.recv(1024) 14
print(data) # b'i' 15 c.close() 16 s.close() View Code
socket套接字編程

　　套接字：通過編程語言提供的函數(shù)接口進(jìn)行組合，更簡單的完成基于tcp和udp通信的網(wǎng)絡(luò)編程

套接字的分類

　　流式套接字（SOCK_STREAM）：傳輸層基于tcp的協(xié)議進(jìn)行通信

　　數(shù)據(jù)報套接字（SOCK_DGRAM）：傳輸層基于udp的協(xié)議進(jìn)行通信

　　底層套接字（SOCK_RAM）：訪問底層協(xié)議的套接字?

網(wǎng)絡(luò)收發(fā)緩沖區(qū)

　　1、協(xié)調(diào)讀寫速度、減少和磁盤交互

　　2、recv和send實(shí)際上是從緩沖區(qū)獲取內(nèi)容，和向緩沖區(qū)發(fā)送內(nèi)容

recv()特性

　　1、如果連接斷開，recv會立即結(jié)束阻塞返回空字符串

　　2、當(dāng)接收緩存區(qū)為空時會阻塞

　　3、如果recv一次接收不完緩沖區(qū)內(nèi)容，下次會繼續(xù)接收，確保數(shù)據(jù)不丟失

send()特性

　　1、如果另一端不存在還試圖使用send進(jìn)行發(fā)送則會產(chǎn)生BrokenPipError異常

　　2、當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)滿時會阻塞

本地套接字?

作用：用于本地不同程序間的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

本地套接字的創(chuàng)建流程

1、創(chuàng)建套接字對象

　　sockfd = socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM)

2、綁定本地套接字文件,如果文件不存在，則自動創(chuàng)建文件（綁定套接字文件）

　　sockfd.bind(file)

　　判斷一個文件夾下是否有某個文件　　os.path.exists('./tcp_client.py')

　　刪除一個文件　　os.remove(file)　　os.remove(file)

3、監(jiān)聽　　listen?

4、接收發(fā)送消息　　recv　　send
from socket import * import os sock_file = './sock' # 使用哪個文件作為套接字文件 if
os.path.exists(sock_file):# 判斷文件是否已經(jīng)存在 os.unlink(sock_file) sockfd =
socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM)# 創(chuàng)建本地套接字 sockfd.bind(sock_file) # 綁定
sockfd.listen(5)# 監(jiān)聽 while True: c,addr = sockfd.accept() # 建立連接 while True:
data= c.recv(1024) if not data: break print(data.decode()) c.close()
sockfd.close() 服務(wù)端 from socket import * sock_file = "./sock" # 確保通信兩端用相同的套接字文件
sockfd= socket(AF_UNIX,SOCK_STREAM) # 創(chuàng)建套接字 sockfd.connect(sock_file) # 鏈接
while True: msg = input("Msg>>") if msg: sockfd.send(msg.encode()) else: break
sockfd.close() 客戶端
?

TCP粘包

　　產(chǎn)生原因：TCP傳輸采用字節(jié)流的方式，消息之間沒有邊界，如果發(fā)送的速度比接收速度快，會造成多次發(fā)送的內(nèi)容被一次接收，形成意義上的誤解即粘包

　　產(chǎn)生條件：當(dāng)使用send快速的連續(xù)發(fā)送極有可能產(chǎn)生粘包

　　影響：如果每次發(fā)送的內(nèi)容代表一個獨(dú)立的意思，需要單獨(dú)識別，就會產(chǎn)生粘包。但是如果多次發(fā)送的內(nèi)容就是一個連續(xù)的整體，此時就不需要處理。

　　如何處理：

　　　　1、每次發(fā)送后加一個結(jié)尾標(biāo)志，接收端通過標(biāo)志進(jìn)行判斷

　　　　2、發(fā)送一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　　　3、每次發(fā)送中間有一個短暫的延遲(有一個間隔)

TCP接收多個客戶端連接，且可以持續(xù)發(fā)送消息
from socket import * sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #創(chuàng)建套接字 sockfd.bind((
'127.0.0.1',9999)) #綁定地址 sockfd.listen(5) #設(shè)置監(jiān)聽 while True: # 等待客戶端連接 print("
Waiting for connect...") connfd,addr = sockfd.accept() print("Connect from"
,addr)while True: # 消息收發(fā) data = connfd.recv(1024) if not data: break print("
Receive:",data.decode()) n = connfd.send(b"Receive your message") print("send
%d bytes"%n) connfd.close() # 關(guān)閉套接字 sockfd.close() TCP-server from socket
import * sockfd = socket() #創(chuàng)建套接字 sockfd.connect(('127.0.0.1',9999)) #發(fā)起連接
while True: #消息收發(fā) msg = input("Msg>>") if not msg: break
sockfd.sendall(msg.encode()) data= sockfd.recv(1024) print(data.decode())
sockfd.close() TCP-client
HTTP

http協(xié)議-->超文本傳輸協(xié)議? 應(yīng)用層協(xié)議，HTTP是基于TCP協(xié)議編碼的。

用途：網(wǎng)頁的獲取，基于網(wǎng)站的數(shù)據(jù)傳輸，基于http協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸

特點(diǎn)

* 應(yīng)用層協(xié)議。傳輸層使用TCP傳輸
* 無狀態(tài)協(xié)議，不記錄用戶的通信內(nèi)容
* http1.1---->http2.0 成熟穩(wěn)定
工作模式：

　　使用http雙方均遵守http協(xié)議規(guī)定發(fā)送接收消息體

　　請求方，根據(jù)協(xié)議組織請求內(nèi)容給對象

　　服務(wù)方，收到內(nèi)容按照協(xié)議解析

　　服務(wù)方，將回復(fù)內(nèi)容按照協(xié)議組織發(fā)送給請求方

　　請求方，收到回復(fù)根據(jù)協(xié)議解析

HTTP請求格式

格式:?請求行\(zhòng) 請求頭\ 空行\(zhòng) 請求體

1、請求行（熟悉格式及作用）:?提供具體的請求類別, 請求內(nèi)容

　　　　GET　　/　　index.html　/　HTTP/1.1

　　　　請求類別　　請求內(nèi)容　　? 協(xié)議版本

　　　　請求種類 ：? ?GET 獲取網(wǎng)絡(luò)資源
　　　　　　　　　　POST 提交一定的附加數(shù)據(jù)，得到返回 結(jié)果
　　　　　　　　　　HEAD 獲取響應(yīng)頭
　　　　　　　　　　PUT 更新服務(wù)器資源
　　　　　　　　　　DELETE 刪除服務(wù)器資源
　　　　　　　　　　CONNECT 預(yù)留
　　　　　　　　　　TRACE 測試
　　　　　　　　　　OPTIONS 獲取服務(wù)器性能

2、請求頭 : 對請求內(nèi)容的具體描述,?以鍵值對的形式對請求信息進(jìn)行描述

　　e.g.

　　　　Accept: text/html
　　　　Accept-Encoding: gzip, deflate, br
　　　　Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
　　　　Cache-Control: max-age=0
　　　　Connection: keep-alive

3、空行

4、請求體?: 具體的請求參數(shù)

　　(GET參數(shù)，或者POST提交的內(nèi)容)

HTTP響應(yīng)格式

1、響應(yīng)行 反饋具體的響應(yīng)情況

　　HTTP/1.1 　　200 　　OK
　　版本信息 　響應(yīng)碼 ?附加信息

　　響應(yīng)碼 ：

* 1xx 提示信息 表示請求已經(jīng)接受
* 2xx 響應(yīng)成功
* 3xx 響應(yīng)需要重新請定向
* 4xx 客戶端錯誤
* 5xx 服務(wù)器錯誤
　　常見響應(yīng)碼 ：

* 200 成功
* 404 請求頁面不存在
* 401 沒有訪問權(quán)限
* 500 服務(wù)器發(fā)生未知錯誤
* 503 服務(wù)器暫時無法執(zhí)行
2、響應(yīng)頭 對響應(yīng)信息的具體描述

　　e.g.
　　Cache-Control: private
　　Connection: Keep-Alive

3、空行
4、響應(yīng)體：將客戶想要的內(nèi)容進(jìn)行返回

搭建HTTP本地服務(wù)器?

做的是一個本地服務(wù)端，接收來自瀏覽器客戶端的請求
# 返回第一行 GET / HTTP/1.1
* 接收http請求; 解析http請求
* 響應(yīng)一個網(wǎng)頁給客戶端 from socket import * # 處理客戶端請求 def handle(connfd): request =
connfd.recv(4096)# 接收請求 # 防止客戶端斷開request為空 if not request: return request_line
= request.splitlines()[0]# 返回第一行 GET / HTTP/1.1 info =
request_line.decode().split(' ')[1] if info == '/': with open('index.html') as
f: response= "HTTP/1.1 200 OK\r\n" # 響應(yīng)行 response += "Content-Type:text/html\r\n
" # 響應(yīng)頭 response += '\r\n' # 空行 response += f.read() # 響應(yīng)體 else: response = "
HTTP/1.1 404 Not Found\r\n" response += "Content-Type:text/html\r\n" response +=
'\r\n' response += "<h1>Sorry...</h1>" connfd.send(response.encode()) # 發(fā)送給瀏覽器
sockfd= socket() # 搭建tcp網(wǎng)絡(luò) sockfd.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
sockfd.bind(('0.0.0.0',8000)) # 綁定地址 sockfd.listen(3) # 設(shè)置監(jiān)聽 while True:
connfd,addr= sockfd.accept() # 獲取連接端和地址 handle(connfd) # 處理客戶端請求
?在瀏覽器輸入地址：127.0.0.1:8888，即可得到網(wǎng)頁顯示！

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