一、基礎知識

1、名詞縮寫

TCP（Transmission Control Protocol）傳輸控制協議

IP（Internet Protocol）因特網協議

HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）超文本傳輸協議

OSI/RM （Open System Interconnection Reference Model）開放式系統互聯參考模型

UDP(User Datagram Protocol)用戶數據報協議

ICMP（Internet Control Message Protocol）因特網控制報文協議

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）簡單郵件傳輸協議

FTP（File Transfer Protocol）文件傳輸協議

ARP（Address Resolution Protocol）地址解析協議

2、IP地址

TCP/IP協議的分層模型有四個層次組成，分別為網絡接口層、網絡層、傳輸層和應用層。

IP地址實際上是一個32位整數（稱為IPV4）.

IPV6地址實際上是一個128位整數，它是IPV4的升級版。

我們通過IP地址和子網掩碼進行按位“與”運算，可以確定某個設備的網絡地址和主機號。

用網線直接連接的計算機或是通過集線器或者普通交換機連接的計算機之間要能夠相互通信，計算機必須要處于同一網絡，也就是說他們的網絡地址必須相同，而主機地址必須不同，否則無法通信。

在網絡上標識一臺計算機的方式是利用IP地址，但是一組IP數字很不容易記憶，且沒有什么聯想的意義，因此我們會為網絡上的服務器取一個有意義且容易記憶的名字，這個名字就叫做域名（Domain Name）。但是網絡還是依靠IP地址去識別機器，所以當使用者輸入域名后，瀏覽器必須先去一臺有域名和IP地址對應資料的主機去查詢這臺電腦的IP地址，而這臺被查詢的主機稱為域名服務器（DNS Server）。

3、網絡測試ping命令

? ping工具的主要作用是驗證與遠程計算機的連接狀態，該命令只有在安裝了TCP/IP協議后才可以使用。ping工具通過向遠程計算機發送特定的數據包，然后等待回應并接收返回的數據包，對每個接受的數據包均根據傳輸的消息進行驗證。

4、端口

? 一臺擁有IP得治的主機可以提供許多服務，比如Web服務、FTP服務、SMTP服務等，并且這些服務完全可以通過一個IP地址來實現。那么，主機是怎樣區分不同的網絡服務的呢？顯示不能只靠IP地址，因為IP地址與網絡服務的關系是一對多的關系。實際上是通過“IP地址+端口號”來區分不同的服務。

端口的分類：

說明：動態端口不固定分配給某個服務，也就是說許多服務都可以使用這些端口，只有運行的程序向系統提出訪問網絡的申請。

5、socket

? 套接字（socket）是計算機之間進行網絡通信的一套程序接口，也是計算機進程間通信的一種方式，他可以實現不同主機進程間的通信。socket模塊包括兩個部分：服務端和客戶端，服務端負責監聽端口號，等待客戶端發送消息；客戶端咋需要發送信息時，連接服務端，將信息發送出去。socket是網絡編程的一個抽象的概念，通常我們用一個socket表示打開了一個網絡連接，而打開網絡連接需要知道目標計算機的IP地址和端口號，再指定協議。

二、http協議簡介

HTTP協議是Hyper Text Transfer Protocol（超文本傳輸協議）的縮寫,是用于從萬維網（WWW:World Wide Web ）服務器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協議。

HTTP協議永遠都是客戶端發起請求，服務器回送響應。

1、HTTP協議通信過程：

1.URL自動解析

HTTP URL (URL是一種特殊類型的URI，包含了用于查找某個資源的足夠的信息)的格式如下：

http://host[":"port][abs_path]

• http表示使用HTTP協議來定位網絡資源；

• host參數表示合法的主機域名或IP地址；

• port蠶食指定一個端口號，默認為端口80；

• abs_path參數指定被請求資源在服務器上的文件路徑

  如果在URL中沒有給出abs_path參數，那么其在URL命令中，必須以“/”的形式給出，通常這個工作由瀏覽器自動幫我們完成。

2.獲取IP地址，建立TCP連接

3.瀏覽器向服務器發出HTTP請求

一旦建立了TCP連接，Web瀏覽器就會想Web服務器發送如下請求命令：

GET / HTTP/1.1

然后，Web瀏覽器將會以頭信息的形式向Web服務器發送一些其他信息，之后瀏覽器將發送一個空白行來通知服務器頭信息的發送結束。

4.Web服務器響應，并向瀏覽器發送數據

瀏覽器向服務器發出請求后，服務器會向瀏覽器發送如下應答消息：

HTTP/1.1 200 OK

應答的第一行是協議的版本號和應答碼。

Web服務器向瀏覽器發送頭信息完成后，將會發送一個空白行來表示頭信息的發送完畢。

5.瀏覽器解析數據

瀏覽器對Web服務器發送來的數據進行解析并顯示出來，這樣我們就看到了我們在URL中所請求的信息。

6.關閉TCP連接

一般情況下，一旦Web服務器向瀏覽器發送了被請求的數據，其就會關閉TCP連接。

2、HTTP協議請求與響應的具體內容

HTTP無論是請求報文（Request Message）還是響應報文（Response Message）都可以分為四個部分：

• 起始行
• 0個或多個頭域
• 空行（作為頭域部分的結束）
• 可選消息體

說明：HTTP協議是基于行的協議，每一行以"\r\n"作為分隔符；

? 頭域則附帶一些特殊信息，每一個頭域占一行，其格式為 “名: 值”；

? 空行則是一個"\r\n"（在程序中判斷空行則是遇到’\r\n\r\n‘作為分隔符）;

? 可選消息體則包含實際數據，例如服務器返回的某個靜態HTML文件的內容。

HTTP協議的請求報文的起始行

格式如下：

方法[空格]請求URI[空格]版本號[回車換行]

例如：

GET /index.html /HTTP/1.1

說明：其中，GET就是請求方法，/index.html就是被請求資源在服務器上的路徑，HTTP/1.1就是HTTP協議版本號。

請求方法有很多種，各個方法的解釋如下：

版本號:

? 現在廣泛應用的有HTTP/1.0和HTTP/1.1兩個版本，1.1和1.0相比最大的特點就是增加對長連接的支持。

? HTTP/1.0只支持端連接，每次連接只處理有關請求，即使對同一站點的每一個頁面的訪問，瀏覽器和服務器之間都有建立一次單獨的鏈接。

HTTP/1.1支持長連接，在一個TCP連接上可以傳送多個HTTP請求和應答，減少建立和關閉連接的消耗和延遲。例如一個包含多張圖片資源的網頁文件的多個請求和響應可以在同一個連接中傳輸，并且還允許瀏覽器客戶端不用等待上一次請求的結果返回就可以發送下一個請求，也就是支持pipeline管線化。

HTTP協議的響應報文的起始行

格式如下：

版本號[空格]狀態碼[空格]原因[回車]

例如：

HTTP/1.1 200 OK

說明：HTTP/1.1表明協議版本；200是一個status code，也就是響應狀態碼；OK是狀態碼的解釋字符串。

? 響應狀態碼有三位數組成，第一個數字定義了響應類別。

三、網絡編程基礎

? TCP和UDP是網絡體系結構傳輸層最重要的兩個協議。TCP協議負責在兩臺計算機之間建立可靠連接，保證數據包按順序到達。因此，TCP協議適合對準確性要求較高的場合，比如文件傳輸、電子郵件等。UDP是面向無連接的協議，使用UDP協議傳輸數據，不需要事先建立連接，只需要知道對方的IP地址和端口號即可，但是UDP協議不保證數據能準確送達。雖然UDP數據不可靠，但它的傳輸速度快，因此對于可靠性要求不高的場合，可以使用UDP協議，如網絡語音、視頻點播等。

1.TCP客戶端編程

TCP是一種面向連接的傳輸層協議，TCP Socket是基于一種C/S的編程模型，服務端監聽客戶端的連接請求，一旦建立連接即可進行傳輸數據。

客戶端編程流程：

1. 創建socket

2. 連接服務器

3. 發送數據

4. 接收數據

5. 關閉socket

# 導入socket庫
import socket

# 1、創建socket對象
# socket.AF_INET指定使用IPV4，若要使用IPV6則指定為AF_INET6
# SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協議
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

"""
2、作為服務器，提供什么樣的服務，其端口號就一定要固定，訪問網頁的端口號80，SMTP的服務端口是25，
端口號小于1024的是Internet標準服務端口，大于1024的可以隨意使用。
注意：在這里使用的是一個tuple，包含地址與端口號
""" 
s.connect(('www.baidu.com', 80))   

"""
3、發送數據
廣泛應用的有HTTP/1.0和HTTP/1.1兩個版本，1.1和1.0相比最大的特點就是增加對長連接的支持。
HTTP/1.1支持長連接，在一個TCP連接上可以傳送多個HTTP請求和應答，減少建立和關閉連接的消耗和延遲
"""
s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost:www.baidu.com\r\nConnection:close\r\n\r\n')


# 4、接收數據
buf = []
while True:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buf.append(d)
    else:
        break
# 把列表中的元素連接成字符串
data = b''.join(buf)
# 5、關閉socket
s.close()

# split()  在第一次遇到'\r\n\r\n'時對字符串進行切片，參數1，代表分成兩部分。
header, html = data.split((b'\r\n\r\n'), 1)

# 對二進制數據進行解碼
print(header.decode('utf-8'))
# 把接收的數據寫入文件
with open('baidu.html', 'wb') as b:
    b.write(html)

2、TCP服務器端編程

1. 打開socket
2. 綁定監聽地址以及端口
3. 監聽連接
4. 建立連接
5. 接收/發送數據

import socket
import threading
# 監聽哪些網絡  192.168.31.230是監聽本機 0.0.0.0是監聽整個網絡
address = '192.168.31.230'
# 監聽自己的哪個端口
port = 8081
# 接收從客戶端發來的數據的緩存區大小
buff_size = 1024
s = socket.socket()
s.bind((address, port))
# 最大連接數
s.listen(2)


def tcp_link(sock, addr):
    while True:
        """
        recv(緩存大小) - 獲取客戶端給服務器發送的數據，返回值是二進制
        緩存大小 - 決定一次可以接收的數據的最大字節數
        這兒也會阻塞線程，直到客戶端發送了消息才會接著往后執行
        """
        recv_data = client_sock.recv(buff_size).decode('utf-8')
        if recv_data == 'exit' or not recv_data:
            break
        print("from client:" + recv_data)
        send_data = 'from sever:' + recv_data
        """
        send(數據) - 將指定的數據發送給客戶端
        數據 - 要求是二進制
        
        字符串(str)轉二進制(bytes):
        a.bytes(字符串, 'utf-8')
        b.字符串.encode('utf-8')
        
        二進制轉字符串
        a.str(二進制數據, 'utf-8')
        b.二進制.decode('utf-8')
        """
        client_sock.send(send_data.encode())
    client_sock.close()


while True:
    client_sock, client_address = s.accept()
    # client_address是元祖
    print('connect from:', client_address)
    # 傳輸數據都利用client_sock，和s無關，t為新創建的線程
    t = threading.Thread(target=tcp_link, args=(client_sock, client_address))
    t.start()
s.close()

3、UDP編程

和TCP類類似，UDP編程也需要將通信雙方分為客戶端和服務器。服務器端綁定需要端口，單不需要用listen()進行監聽，而是直接接收來自任何客戶端的數據。客戶端不需要調用connect()與服務器進行連接，直接將數據發送給服務器。

UDP客戶端

import socket

BUFSIZE = 1024
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
while True:
    msg = input(">> ").strip()
    ip_port = ('192.168.31.230', 9999)
    client.sendto(msg.encode('utf-8'), ip_port)

    data, server_addr = client.recvfrom(BUFSIZE)
    print('客戶端recvfrom ', data.decode('utf-8'), server_addr)

client.close()

UDP服務端

import socket

BUFSIZE = 1024
ip_port = ('192.168.31.230', 9999)
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # udp協議
server.bind(ip_port)
while True:
    data, client_addr = server.recvfrom(BUFSIZE)
    print('server收到的數據', data.decode('utf-8'))
    # 處理接收到的數據，將小寫變成大寫
    server.sendto(data.upper(), client_addr)