網絡通信
1 網絡
1.1 網絡定義
- 網絡就是一種輔助雙方或者多方能夠連接在一起的工具
- 如果沒有網絡可想單機的世界是多么的孤單
1.2 使用網絡的目的
- 就是為了聯通多方然后進行通信用的，即把數據從一方傳遞給另外一方
- 如果沒有網絡，編寫的程序都是單機的，即不能和其他電腦上的程序進行通信
- 為了讓在不同的電腦上運行的軟件，之間能夠互相傳遞數據，就需要借助網絡的功能
1.3 總結
- 使用網絡能夠把多方鏈接在一起，然后可以進行數據傳遞
- 所謂的網絡編程就是，讓在不同的電腦上的軟件能夠進行數據傳遞，即進程之間的通信
2 IP地址
2.1 ip地址的作用
ip地址：用來在網絡中標記一台電腦，比如192.168.1.1；在本地局域網上是唯一的。
2.2 ip地址的分類
每一個IP地址包括兩部分：網絡地址和主機地址
2.2.1 A類IP地址
一個A類IP地址由1字節的網絡地址和3字節主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“0”
地址范圍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
2.2.2 B類IP地址
一個B類IP地址由2個字節的網絡地址和2個字節的主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“10”
地址范圍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
2.2.3 C類IP地址
一個C類IP地址由3字節的網絡地址和1字節的主機地址組成，網絡地址的最高位必須是“110”
范圍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
2.2.4 D類地址用於多點廣播
D類IP地址第一個字節以“1110”開始，它是一個專門保留的地址。
它並不指向特定的網絡，目前這一類地址被用在多點廣播（Multicast）中
多點廣播地址用來一次尋址一組計算機 s 地址范圍
224.0.0.1-239.255.255.254
2.2.5 E類IP地址
以“1111”開始，為將來使用保留
E類地址保留，僅作實驗和開發用
2.2.6 私有ip
在這么多網絡IP中，國際規定有一部分IP地址是用於我們的局域網使用，也就
是屬於私網IP，不在公網中使用的，它們的范圍是：
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255
注意:
IP地址127．0．0．1~127．255．255．255用於回路測試，
如：127.0.0.1可以代表本機IP地址，用http://127.0.0.1就可以測試本機中配置的Web服務器。
3 端口
3.1 什么是端口
- 端口就好一個房子的門，是出入這間房子的必經之路。
- 如果一個程序需要收發網絡數據，那么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！
- 對端口進行統一編號，這就是所說的端口號
3.2 端口號
端口是通過端口號（一個整數）來標記的，范圍是從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
3.3 端口的分配
端口號不是隨意使用的，而是按照一定的規定進行分配。端口的分類標准有好幾種，筆者在這里不做詳細講解，只介紹一下知名端口和動態端口
3.3.1 知名端口（Well Known Ports）
知名端口是 眾所周知的端口號，范圍從0到1023
- 80端口分配給HTTP服務
- 21端口分配給FTP服務
在這里為了方便理解，我們可以將端口號想象成手機號，一些常用的功能使用的號碼是大家都知道的，好比電話號碼110、10086、10010一樣，他們在電話中的地位和知名端口在端口的地位是類似的
一般情況下，如果一個程序需要使用知名端口的需要有root權限
3.3.2 動態端口（Dynamic Ports）
動態端口的范圍是從1024到65535
之所以稱為動態端口，是因為它一般不固定分配某種服務，而是動態分配。
動態分配是指當一個系統程序或應用程序程序需要網絡通信時，它向主機申請一個端口，主機從可用的端口號中分配一個供它使用。
當這個程序關閉時，同時也就釋放了所占用的端口號
3.3 怎樣查看端口
- 用“netstat －an”查看端口狀態
- lsof -i [tcp/udp]:2425
4 socket（進程間通信的一種方式）
4.1 不同電腦上的進程間通信的實現
- 首要要唯一標識一個進程
- 在1台電腦上可以通過進程號（PID）來唯一標識一個進程，但是在網絡中這行不通。
- 這就需要TCP/IP協議族，網絡層的“ip地址” 可以 唯一標識網絡中的主機，而傳輸層的“協議+端口” 可以 唯一標識主機中的應用進程（進程）。
- 這樣利用ip地址，協議，端口就可以標識網絡的進程了，網絡中的進程就可以利用該方式與其它進程進行交互
注意：
進程：運行的程序以及運行時用到的資源這個整體稱之為進程
進程間通信指：運行的程序之間的數據共享
4.2 socket簡介
- socket()函數：用於根據指定的地址族、數據類型和協議來分配一個套接口（通訊的基石是套接口，一個套接口是通訊的一端）的描述字及其所用的資源
- socket(簡稱 套接字) 是進程間通信的一種方式，它與其他進程間通信的一個主要不同是：
它能實現不同主機間的進程間通信，我們網絡上各種各樣的服務大多都是基於 Socket 來完成通信的，例如瀏覽網頁、QQ 聊天、收發 email 等等
4.3 創建socket（以python為例）
Python 中 使用socket 模塊的函數 socket 就可以完成：
import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)
說明：
函數 socket.socket 創建一個 socket，該函數帶有兩個參數：
- Address Family：可以選擇 AF_INET（用於 Internet 進程間通信） 或者 AF_UNIX（用於同一台機器進程間通信）,實際工作中常用AF_INET
- Type：套接字類型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用於 TCP 協議）或者 SOCK_DGRAM（數據報套接字，主要用於 UDP 協議）
（1）創建一個tcp socket（tcp套接字）
import socket
# 創建tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# ...這里是使用套接字的功能...
# 不用的時候，關閉套接字
s.close()
（2）創建一個udp socket（udp套接字）
import socket
# 創建udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# ...這里是使用套接字的功能（省略）...
# 不用的時候，關閉套接字
s.close()
注意：
套接字使用流程 與 文件的使用流程很類似
- 創建套接字
- 使用套接字收/發數據
- 關閉套接字
5 網絡通信總結
- 網絡通信可以說是在網絡中，知道互相之間的“IP地址（在網絡層）”以確定相互是誰，再通過知道要進行通信的“協議+端口號（在傳輸層）”，以確定通信雙方進行通信的工具即進程，而在這過程中必然涉及到套接口的描述字及其所用的資源的分配（軟件及硬件），當下實現這一功能的多采用socket（）函數。
- 詳細的來說，一台擁有IP地址的主機可以提供許多服務，比如HTTP（萬維網服務）、FTP（文件傳輸）、SMTP（電子郵件）等，這些服務完全可以通過1個IP地址來實現。那么，主機是怎樣區分不同的網絡服務呢？顯然不能只靠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”來區分不同的服務的。需要注意的是，端口並不是一一對應的。比如你的電腦作為客戶機訪問一台WWW服務器時，WWW服務器使用“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。