Python服務器開發二：Python網絡基礎

網絡由下往上分為物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

HTTP是高層協議，而TCP/IP是個協議集，包過許多的子協議。包括：傳輸層的 FTP，UDP，TCP協議等，網絡層的ip協議等，高層協議如HTTP,telnet協議等，HTTP是TCP/IP的一個子協議。

socket是對TCP/IP協議的封裝和應用（程序員層面上）。也可以說，TPC/IP協議是傳輸層協議，主要解決數據如何在網絡中傳輸，而HTTP是應用層協議，主要解決如何包裝數據。

我們在傳輸數據時，可以只使用（傳輸層）TCP/IP協議，但是那樣的話，如果沒有應用層，便無法識別數據內容，如果想要使傳輸的數據有意義，則必須使用到應用層協議，應用層協議有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定義應用層協議。WEB使用HTTP協議作應用層協議，以封裝HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做傳輸層協議將它發到網絡上。

而我們平時說的最多的socket是什么呢，實際上socket是對TCP/IP協議的封裝，Socket本身並不是協議，而是一個調用接口（API），通過Socket，我們才能使用TCP/IP協議。實際上，Socket跟TCP/IP協議沒有必然的聯系。Socket編程接口在設計的時候，就希望也能適應其他的網絡協議。所以說，Socket的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已，是對TCP/IP協議的抽象，從而形成了我們知道的一些最基本的函數接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write等等。

TCP/IP只是一個協議棧，就像操作系統的運行機制一樣，必須要具體實現，同時還要提供對外的操作接口。這個就像操作系統會提供標准的編程接口，比如win32編程接口一樣，TCP/IP也要提供可供程序員做網絡開發所用的接口，這就是Socket編程接口。

有個比較形象的描述：HTTP是轎車，提供了封裝或者顯示數據的具體形式；Socket是發動機，提供了網絡通信的能力。

 實際上，傳輸層的TCP是基於網絡層的IP協議的，而應用層的HTTP協議又是基於傳輸層的TCP協議的，而Socket本身不算是協議，就像上面所說，它只是提供了一個針對TCP或者UDP編程的接口。

 

利用Socket建立網絡連接的步驟：

建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行於客戶端，稱為ClientSocket ，另一個運行於服務器端，稱為ServerSocket 。

套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務器監聽，客戶端請求，連接確認。

1。服務器監聽：服務器端套接字並不定位具體的客戶端套接字，而是處於等待連接的狀態，實時監控網絡狀態，等待客戶端的連接請求。

2。客戶端請求：指客戶端的套接字提出連接請求，要連接的目標是服務器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務器的套接字，指出服務器端套接字的地址和端口號，然后就向服務器端套接字提出連接請求。

3。連接確認：當服務器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時，就響應客戶端套接字的請求，建立一個新的線程，把服務器端套接字的描述發給客戶端，一旦客戶端確認了此描述，雙方就正式建立連接。而服務器端套接字繼續處於監聽狀態，繼續接收其他客戶端套接字的連接請求。

 

HTTP鏈接的特點

HTTP協議即超文本傳送協議(Hypertext Transfer Protocol )，是Web聯網的基礎，也是手機聯網常用的協議之一，HTTP協議是建立在TCP協議之上的一種應用。

HTTP連接最顯著的特點是客戶端發送的每次請求都需要服務器回送響應，在請求結束后，會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。

 

 

The Internet Protocol（協議）

IP就是一個32位無符號整數。IP地址通過DNS (Domain Name System) 數據庫映射到域名

#!/usr/bin/env python
# Foundations of Python Network Programming - Chapter 1 - getname.py
import socket
hostname = 'google.com'
addr = socket.gethostbyname(hostname)
print 'The address of', hostname, 'is', addr
# The address of google.com is 173.194.72.113

 

 

Python網絡編程：
Python提供了訪問底層操作系統Socket接口的全部方法，還提供了一組加密和認證通信的服務，SSL／TLS。

Sockets其實是一個文件描述符，不同於不同於本地文件，它連接了網絡上的一個文件。

1、創建一個UDP 本地連接：

#!/usr/bin/env python
import socket, sys

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
MAX = 65535
PORT = 1060
if sys.argv[1:] == ['server']:
    s.bind(('127.0.0.1', PORT))
    print 'Listening at', s.getsockname()
    while True:
        data, address = s.recvfrom(MAX)
        print 'The client at', address, 'says', repr(data)              
　　　　 s.sendto('Your data was %d bytes' % len(data), address)

elif sys.argv[1:] == ['client']:
        print 'Address before sending:', s.getsockname()
        s.sendto('This is my message', ('127.0.0.1', PORT))
        print 'Address after sending', s.getsockname()
        data, address = s.recvfrom(MAX) # overly promiscuous - see text!
        print 'The server', address, 'says', repr(data)

else:
    print >>sys.stderr, 'usage: udp_local.py server|client'                        

運行這段代碼：

python filename.py server
＃Listening at ('127.0.0.1', 1060)
＃Address before sending: ('0.0.0.0', 0)
＃Address after sending ('0.0.0.0', 62892)
＃The server ('127.0.0.1', 1060) says 'Your data was 18 bytes'

python filename.py client
＃The client at ('127.0.0.1', 62892) says 'This is my message'

2、創建遠程連接並驗證收到的信息：

import random, socket, sys
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

MAX = 65535
PORT = 1060

if 2 <= len(sys.argv) <= 3 and sys.argv[1] == 'server':
    interface = sys.argv[2] if len(sys.argv) > 2 else ''
    s.bind((interface, PORT))
    print 'Listening at', s.getsockname()
    while True:
        data, address = s.recvfrom(MAX)
        if random.randint(0, 1):
            print 'The client at', address, 'says:', repr(data)
            s.sendto('Your data was %d bytes' % len(data), address)
        else:
            print 'Pretending to drop packet from', address

elif len(sys.argv) == 3 and sys.argv[1] == 'client':
    hostname = sys.argv[2]
    s.connect((hostname, PORT))
    print 'Client socket name is', s.getsockname()
    delay = 0.1
    while True:
        s.send('This is another message')
        print 'Waiting up to', delay, 'seconds for a reply'
        s.settimeout(delay)
        try:
            data = s.recv(MAX)
        except socket.timeout:
            delay *= 2  # wait even longer for the next request
            if delay > 2.0:
                raise RuntimeError('I think the server is down')
        else:
            break   # we are done, and can stop looping
            
    print 'The server says', repr(data)

else:
    print >>sys.stderr, 'usage: udp_remote.py server [ <interface> ]'
    print >>sys.stderr, '   or: udp_remote.py client <host>'
    sys.exit(2)

這里的s.connect((hostname, PORT))方法，可以讓我們不用每次都調用s.sendto('This is my message', ('127.0.0.1', PORT))。直接調用

s.send('This is another message')。