【2020Python修煉記】網路編程（一）網路通信協議

【目錄】

一、C/S 架構 和 B/S 架構

二、網路通信

三、互聯網通信協議——osi 七層協議（應表會傳網數物）

四、五層協議

五，小結

一、C/S 架構 和 B/S 架構

1、C/S 架構——Client/Server

Client<===========>Server

客戶端軟體send                             服務端軟體recv
作業系統                                         作業系統
計算機硬體<====物理介質=====>計算機硬體

* 作業系統:(operating system，簡稱os)是管理和控制計算機硬體與軟體資源的計算機程式，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟體，任何其他軟體都必須在作業系統的支持下才能運行，

注：計算機(硬體)－>os－>應用軟體 

2、B/S 架構——Browser/Server

Browser<===========>Server

b/s架構也是c/s架構的一種

二、網路通信

網路存在的意義就是跨地域資料傳輸，稱之為通信
網路=物理鏈接介質+互聯網通信協議

三、互聯網通信協議——osi 七層協議（巧記—應表會傳網數物）

1、互聯網的本質就是一系列的網路協議

* 英語成為世界上所有人通信的統一標準，如果把計算機看成分布于世界各地的人，

那么連接兩臺計算機之間的internet實際上就是 一系列統一的標準，這些標準稱之為互聯網協議，

* 互聯網的本質就是一系列的協議，總稱為‘互聯網協議’（Internet Protocol Suite). 

* 互聯網協議的功能：定義計算機如何接入internet，以及接入internet的計算機通信的標準，

2、osi七層協議——應用層，表示層，會話層，傳輸層，網絡層，數據鏈路層，物理層 —（巧記—應表會傳網數物）

1）互聯網協議按照功能不同分為osi七層或tcp/ip五層或tcp/ip四層

2）每層運行常見物理設備

3）osi七層協議資料傳輸的封包與解包程序

四、五層協議

 1、五層協議的組成——應用層、傳輸層、網路層、資料鏈路層、物理層

計算機1： 　　　　　　　　　　　　　　　　計算機2：

應用層 　　　　　　　　　　　　　　　　　 應用層
傳輸層 　　　　　　　　　　　　　　　　　 傳輸層
網路層 　　　　　　　　　　　　　　　　　 網路層
資料鏈路層 　　　　　　　　　　　　　　　 資料鏈路層
物理層 <===========互動機===========> 物理層
                              0101010101010

（源mac地址，目標mac地址）（源ip地址，目標ip地址）資料

2、物理層：負責發送電信號

1）物理層由來：上面提到，孤立的計算機之間要想一起玩，就必須接入internet，言外之意就是計算機之間必須完成組網

2）物理層功能：主要是基于電器特性發送高低電壓(電信號)，高電壓對應數字1，低電壓對應數字0

3）一組物理層資料稱之為：位
     單純的電信號毫無意義，必須對其進行分組

3、資料鏈路層：ethernet 以太網協議

1）資料鏈路層由來：

單純的電信號0和1沒有任何意義，必須規定電信號多少位一組，每組什么意思

2）資料鏈路層的功能：

定義了電信號的分組方式

3）以太網協議：

早期的時候各個公司都有自己的分組方式，后來形成了統一的標準，即以太網協議ethernet：

規定1：一組電信號構成一個資料包，叫做‘幀’一組資料稱之為一個資料幀

規定2：資料幀分成兩部分=》報頭head+資料data兩部分

頭包含：源地址與目標地址，該地址是mac地址

資料包含：包含的是網路層發過來的整體的內容

head

data

   head包含：(固定18個位元組)

• 發送者／源地址，6個位元組

• 接收者／目標地址，6個位元組

• 資料型別，6個位元組

data包含：(最短46位元組，最長1500位元組)

• 資料包的具體內容

head長度＋data長度＝最短64位元組，最長1518位元組，超過最大限制就分片發送

規定3：規定但凡接入互聯網的主機必須有一塊網卡，每塊網卡在出廠時都燒制好一個全世界獨一無二的地址，

              該地址稱之為mac地址，

4）mac地址 

head中包含的源和目標地址由來：ethernet規定接入internet的設備都必須具備網卡，發送端和接收端的地址便是指網卡的地址，即mac地址 ，

mac地址：每塊網卡出廠時都被燒制上一個世界唯一的mac地址，長度為48位2進制，通常由12位16進制數表示（前六位是廠商編號，后六位是流水線號）

5）廣播

計算機通信基本靠吼，即以太網協議的作業方式是廣播，

 有了mac地址，同一網路內的兩臺主機就可以通信了（一臺主機通過arp協議獲取另外一臺主機的mac地址）

ethernet采用最原始的方式，廣播的方式進行通信，即計算機通信基本靠吼，

4、 網路層：IP協議

1）IP協議

要達到的目的：
劃分廣播域
每一個廣播域但凡要接通外部，一定要有一個網關幫內部的計算機轉發包到公網
網關與外界通信走的是路由協議

規定1：一組資料稱之為一個資料包
規定2：資料幀分成兩部分=》頭+資料
頭包含：源地址與目標地址，該地址是IP地址
資料包含的：傳輸層發過來的整體的內容

2）IP地址和子網掩碼

ipv4地址：
8bit.8bit.8bit.8bit

0.0.0.0
255.255.255.255

子網掩碼：
8bit.8bit.8bit.8bit

 

255.255.255.0對應的二進制表達

11111111.11111111.11111111.00000000

一個合法的ipv4地址組成部分=ip地址/子網掩碼地址
172.16.10.1/255.255.255.0
172.16.10.1/24

計算機1：
172.16.10.1： 10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0: 11111111.11111111.11111111.000000000
172.16.10.0: 10101100.00010000.00001010.000000000

計算機2：
172.16.10.2： 10101100.00010000.00001010.000000010
255.255.255.255.0: 11111111.11111111.11111111.000000000
172.16.10.0: 10101100.00010000.00001010.000000000

計算機1： 　　　　　　　　　　　　　　 計算機2：

應用層 　　　　　　　　　　　　　　　　 應用層
傳輸層 　　　　　　　　　　　　　　　　 傳輸層
網路層 　　　　　　　　　　　　　　　　 網路層
資料鏈路層 　　　　　　　　　　　　　　 資料鏈路層
物理層 <=========二層互動機========> 物理層
　0101010101010

（源mac地址，xxxx）（源ip地址，目標ip地址）資料
（源mac地址，網關的mac地址）（172.16.10.10/24，101.100.200.11/10）資料

 

*事先知道的是對方的ip地址
但是計算機的底層通信是基于ethernet以太網協議的mac地址通信

3）ARP協議

【ARP協議】：
所以必須能夠將ip地址決議成mac地址

* arp協議由來：計算機通信基本靠吼，即廣播的方式，所有上層的包到最后都要封裝上以太網頭，然后通過以太網協議發送，在談及以太網協議時候，我們了解到，通信是基于mac的廣播方式實作，計算機在發包時，獲取自身的mac是容易的，如何獲取目標主機的mac，就需要通過arp協議，

* arp協議功能：廣播的方式發送資料包，獲取目標主機的mac地址

  4）計算機在同一局域網以及不同局域網內的通信方式

# 兩臺計算機在同一個局域網內
計算機1：172.16.10.10/24    ——   直接  ——   計算機2：172.16.10.11/24
ARP：
自己的ip，對方的ip
1、計算二者網路地址，如果一樣，拿到計算機2的mac地址就可以了
2、發送廣播包
發送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.11/24 資料

# 兩臺計算機不在同一個局域網內

計算機1：172.16.10.10/24  ——  網關 ——   計算機2：101.100.200.11/10
ARP：
自己的ip，對方的ip
1、計算機二者網路地址，如果不一樣，應該拿到網關的mac地址
2、發送廣播包
發送端mac FF:FF:FF:FF:FF:FF 172.16.10.10/24 172.16.10.1/24 資料

5、傳輸層——tcp協議、udp協議

1）傳輸層的由來：

網路層的ip幫我們區分子網，以太網層的mac幫我們找到主機，然后大家使用的都是應用程式，你的電腦上可能同時開啟qq，暴風影音，等多個應用程式，那么我們通過ip和mac找到了一臺特定的主機，如何標識這臺主機上的應用程式，答案就是埠，埠即應用程式與網卡關聯的編號，

2）傳輸層功能：

建立埠到埠的通信

補充：埠范圍0-65535，0-1023為系統占用埠

3）tcp協議：

可靠傳輸，TCP資料包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網路的效率，

通常TCP資料包的長度不會超過IP資料包的長度，以確保單個TCP資料包不必再分割，

以太網頭

ip 頭

tcp頭

資料

 

 

4）udp協議：

不可靠傳輸，”報頭”部分一共只有8個位元組，總長度不超過65,535位元組，正好放進一個IP資料包，

以太網頭

ip頭

udp頭

資料

 

 

5）tcp報文

6）tcp三次握手和四次揮手

tcp三次握手詳解：

6、應用層

1）應用層由來：

用戶使用的都是應用程式，均作業于應用層，互聯網是開發的，大家都可以開發自己的應用程式，

資料多種多樣，必須規定好資料的組織形式 

2）應用層功能

應用層功能：規定應用程式的資料格式，

例：TCP協議可以為各種各樣的程式傳遞資料，比如Email、WWW、FTP等等，那么，必須有不同協議規定電子郵件、網頁、FTP資料的格式，這些應用程式協議就構成了”應用層”，

五、小結

1、總結圖

2、資料傳輸動圖

參考資料：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/110296719

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html

標籤：Python

上一篇：python中操作檔案和目錄

下一篇：如何用Python讀取電子表格中的資料，面試必學