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網絡通信，IP位址， 端口，socket

目錄

1. 什麼是網絡

2. 使用網絡的目的

ip位址

1. 什麼是位址

2. ip位址的作用

檢視或配置網卡資訊：ipconfig

測試遠端主機連通性：ping

3. ip位址的分類（了解）

端口

1. 什麼是端口

2. 端口号

3. 端口是怎樣配置設定的

4. 小總結

socket簡介

1. 不同電腦上的程序之間如何通信

2. 什麼是socket

3. 建立socket

說明

  • 網絡就是一種輔助雙方或者多方能夠連接配接在一起的工具
  • 如果沒有網絡可想

    單機

     的世界是多麼的孤單

單機遊戲（不能和遠在他鄉的朋友一起玩）

網絡通信，IP位址， 端口，socket

就是為了聯通多方然後進行通信用的，即把資料從一方傳遞給另外一方

前面的學習編寫的程式都是單機的，即不能和其他電腦上的程式進行通信

為了讓在不同的電腦上運作的軟體，之間能夠互相傳遞資料，就需要借助網絡的功能

小總結

  • 使用網絡能夠把多方連結在一起，然後可以進行資料傳遞
  • 所謂的網絡程式設計就是，讓在不同的電腦上的軟體能夠進行資料傳遞，即程序之間的通信
網絡通信，IP位址， 端口，socket

網絡通信，IP位址， 端口，socket

位址就是用來标記地點的

網絡通信，IP位址， 端口，socket

ip位址：用來在網絡中标記一台電腦，比如192.168.1.1；在本地區域網路上是唯一的。

如果，我們隻是敲：ipconfig，它會顯示所有網卡的資訊：

通常用ping來檢測網絡是否正常

每一個IP位址包括兩部分：網絡位址和主機位址

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網絡通信，IP位址， 端口，socket

3.1 A類IP位址

一個A類IP位址由1位元組的網絡位址和3位元組主機位址組成，網絡位址的最高位必須是“0”，

位址範圍1.0.0.1-126.255.255.254

二進制表示為：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110

可用的A類網絡有126個，每個網絡能容納1677214個主機

3.2 B類IP位址

一個B類IP位址由2個位元組的網絡位址和2個位元組的主機位址組成，網絡位址的最高位必須是“10”，

位址範圍128.1.0.1-191.255.255.254

二進制表示為：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110

可用的B類網絡有16384個，每個網絡能容納65534主機

3.3 C類IP位址

一個C類IP位址由3位元組的網絡位址和1位元組的主機位址組成，網絡位址的最高位必須是“110”

範圍192.0.1.1-223.255.255.254

二進制表示為: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110

C類網絡可達2097152個，每個網絡能容納254個主機

3.4 D類位址用于多點廣播

單點傳播，多點傳播（一對幾個），廣播（一對所有）

D類IP位址第一個位元組以“1110”開始，它是一個專門保留的位址。

它并不指向特定的網絡，目前這一類位址被用在多點廣播（Multicast）中

多點廣播位址用來一次尋址一組計算機 s 位址範圍224.0.0.1-239.255.255.254

3.5 E類IP位址

以“1111”開始，為将來使用保留

E類位址保留，僅作實驗和開發用

3.6 私有ip

在這麼多網絡IP中，國際規定有一部分IP位址是用于我們的區域網路使用，也就

是屬于私網IP，不在公網中使用的，它們的範圍是：

10.0.0.0～10.255.255.255

172.16.0.0～172.31.255.255

192.168.0.0～192.168.255.255

3.7 注意

IP位址127．0．0．1~127．255．255．255用于回路測試，

如：127.0.0.1可以代表本機IP位址，用

http://127.0.0.1

就可以測試本機中配置的Web伺服器。

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端口就好一個房子的門，是出入這間房子的必經之路。

如果一個程式需要收發網絡資料，那麼就需要有這樣的端口

在linux系統中，端口可以有65536（2的16次方）個之多！

既然有這麼多，作業系統為了統一管理，是以進行了編号，這就是

端口号
網絡通信必備ip和端口号

程序是運作起來的程式。

端口是通過端口号來标記的，端口号隻有整數，範圍是從0到65535

注意：端口數不一樣的*nix系統不一樣，還可以手動修改

端口号不是随意使用的，而是按照一定的規定進行配置設定。

端口的分類标準有好幾種，我們這裡不做詳細講解，隻介紹一下知名端口和動态端口

3.1 知名端口（Well Known Ports）

知名端口是衆所周知的端口号，範圍從0到1023

80端口配置設定給HTTP服務
21端口配置設定給FTP服務

可以了解為，一些常用的功能使用的号碼是估計的，好比 電話号碼110、10086、10010一樣

網絡通信，IP位址， 端口，socket

一般情況下，如果一個程式需要使用知名端口的需要有root權限

3.2 動态端口（Dynamic Ports）

動态端口的範圍是從1024到65535

之是以稱為動态端口，是因為它一般不固定配置設定某種服務，而是動态配置設定。

動态配置設定是指當一個系統程式或應用程式程式需要網絡通信時，它向主機申請一個端口，主機從可用的端口号中配置設定一個供它使用。

當這個程式關閉時，同時也就釋放了所占用的端口号

3.3 怎樣檢視端口 ？

  • 用“netstat －an”檢視端口狀态
  • lsof -i [tcp/udp]:2425

端口有什麼用呢 ？ 我們知道，一台擁有IP位址的主機可以提供許多服務，比如HTTP（網際網路服務）、FTP（檔案傳輸）、SMTP（電子郵件）等，這些服務完全可以通過1個IP位址來實作。那麼，主機是怎樣區分不同的網絡服務呢？顯然不能隻靠IP位址，因為IP位址與網絡服務的關系是一對多的關系。實際上是通過“IP位址+端口号”來區分不同的服務的。 需要注意的是，端口并不是一一對應的。比如你的電腦作為客戶機通路一台WWW伺服器時，WWW伺服器使用“80”端口與你的電腦通信，但你的電腦則可能使用“3457”這樣的端口。

首要解決的問題是如何唯一辨別一個程序，否則通信無從談起！

在1台電腦上可以通過程序号（PID）來唯一辨別一個程序，但是在網絡中這是行不通的。

其實TCP/IP協定族已經幫我們解決了這個問題，網絡層的“ip位址”可以唯一辨別網絡中的主機，而傳輸層的“協定+端口”可以唯一辨別主機中的應用程序（程序）。

這樣利用ip位址，協定，端口就可以辨別網絡的程序了，網絡中的程序通信就可以利用這個标志與其它程序進行互動

注意：

  • 所謂

    程序

     指的是：運作的程式以及運作時用到的資源這個整體稱之為程序（在講解多任務程式設計時進行詳細講解）

  • 程序間通信

     指的是：運作的程式之間的資料共享
  • 後面課程中會詳細說到，像網絡層等知識，不要着急

socket(簡稱 

套接字

) 是程序間通信的一種方式，它與其他程序間通信的一個主要不同是：

它能實作不同主機間的程序間通信，我們網絡上各種各樣的服務大多都是基于 Socket 來完成通信的

例如我們每天浏覽網頁、QQ 聊天、收發 email 等等

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網絡通信，IP位址， 端口，socket

在 Python 中 使用socket 子產品的函數 socket 就可以完成：

import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)

說明：

函數 socket.socket 建立一個 socket，該函數帶有兩個參數：

  • Address Family：可以選擇 AF_INET（用于 Internet 程序間通信） 或者 AF_UNIX（用于同一台機器程序間通信）,實際工作中常用AF_INET, IPV4/IPV6
  • Type：套接字類型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 協定）或者 SOCK_DGRAM（資料報套接字，主要用于 UDP 協定）

建立一個tcp socket（tcp套接字）

import socket

# 建立tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# ...這裡是使用套接字的功能（省略）...

# 不用的時候，關閉套接字
s.close()

建立一個udp socket（udp套接字）

import socket

# 建立udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# ...這裡是使用套接字的功能（省略）...

# 不用的時候，關閉套接字
s.close()
  • 套接字使用流程 與 檔案的使用流程很類似
    1. 建立套接字
    2. 使用套接字收/發資料
    3. 關閉套接字

測試代碼  

'''
伺服器

和用戶端程式設計相比，伺服器程式設計就要複雜一些。
'''
'''
伺服器程序首先要綁定一個端口并監聽來自其他用戶端的連接配接。
如果某個用戶端連接配接過來了，伺服器就與該用戶端建立Socket連接配接，随後的通信就靠這個Socket連接配接了。
'''
'''
伺服器會打開固定端口（比如80）監聽，每來一個用戶端連接配接，就建立該Socket連接配接。
由于伺服器會有大量來自用戶端的連接配接，是以，伺服器要能夠區分一個Socket連接配接是和哪個用戶端綁定的。
一個Socket依賴4項：伺服器位址、伺服器端口、用戶端位址、用戶端端口來唯一确定一個Socket。
'''
'''
伺服器還需要同時響應多個用戶端的請求
是以，每個連接配接都需要一個新的程序或者新的線程來處理，否則，伺服器一次就隻能服務一個用戶端了。
'''
'''
伺服器可能有多塊網卡，可以綁定到某一塊網卡的IP位址上，也可以用0.0.0.0綁定到所有的網絡位址，還可以用127.0.0.1綁定到本機位址。
127.0.0.1是一個特殊的IP位址，表示本機位址，如果綁定到這個位址，用戶端必須同時在本機運作才能連接配接，也就是說，外部的計算機無法連接配接進來。
'''
'''
編寫一個簡單的伺服器程式

它接收用戶端連接配接，把用戶端發過來的字元串加上Hello再發回去。
'''
import socket
import threading
import time


# 每個連接配接都必須建立新線程（或程序）來處理
# 否則，單線程在處理連接配接的過程中，無法接受其他用戶端的連接配接：
def tcplink(sock,addr):
    print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)
    sock.send(b'Welcome!')
    while True:
        data = sock.recv(1024)
        time.sleep(1)
        if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
            break
        sock.send(('Hello Python Server,%s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))
    sock.close()
    print('Connection from %s:%s closed.' % addr)


# 建立一個基于IPv4和TCP協定的Socket：
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 綁定監聽的位址和端口
s.bind(('127.0.0.1', 2222))

# 調用listen()方法開始監聽端口，傳入的參數指定等待連接配接的最大數量
s.listen(5)
print('Waiting for connection...')

# 伺服器程式通過一個永久循環來接受來自用戶端的連接配接
# accept()會等待并傳回一個用戶端的連接配接:
while True:
    # 接受一個新連接配接:
    sock, addr = s.accept()
    print('addr:',addr)
    # 建立新線程來處理TCP連接配接:
    t = threading.Thread(target = tcplink, args=(sock,addr))
    t.start()

           
'''
測試伺服器程式，我們還需要編寫一個用戶端程式：
'''
import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 建立連接配接:
s.connect(('127.0.0.1',2222))
# 接收歡迎消息:
print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
for data in [b'Michael',b'Tracy',b'Jue']:
    # 發送資料:
    s.send(data)
    print(s.recv(1024).decode('utf-8'))
s.send(b'exit')
s.close()
ip位址 用戶端 套接字 伺服器 端口号
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