Python服务器开发 -- 网络基础

 
网络由下往上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。HTTP是高层协议，而TCP/IP是个协议集，包过许多的子协议。...

网络由下往上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

HTTP是高层协议，而TCP/IP是个协议集，包过许多的子协议。包括：传输层的 FTP，UDP，TCP协议等，网络层的ip协议等，高层协议如HTTP,telnet协议等，HTTP是TCP/IP的一个子协议。

socket是对TCP/IP协议的封装和应用（程序员层面上）。也可以说，TPC/IP协议是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。

我们在传输数据时，可以只使用（传输层）TCP/IP协议，但是那样的话，如果没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用到应用层协议，应用层协议有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。

而我们平时说的最多的socket是什么呢，实际上socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write等等。

TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口，比如win32编程接口一样，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口。

有个比较形象的描述：HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力。

实际上，传输层的TCP是基于网络层的IP协议的，而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的，而Socket本身不算是协议，就像上面所说，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。

利用Socket建立网络连接的步骤：

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

1。服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。

2。客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。

3。连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

HTTP链接的特点

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网常用的协议之一，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

The Internet Protocol（协议）

IP就是一个32位无符号整数。IP地址通过DNS (Domain Name System) 数据库映射到域名

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#!/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网络编程：

Python提供了访问底层操作系统Socket接口的全部方法，还提供了一组加密和认证通信的服务，SSL／TLS。

Sockets其实是一个文件描述符，不同于不同于本地文件，它连接了网络上的一个文件。

1、创建一个UDP 本地连接：

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#!/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'

运行这段代码：

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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、创建远程连接并验证收到的信息：

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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)

这里的s.connect((hostname, PORT))方法，可以让我们不用每次都调用s.sendto('This is my message', ('127.0.0.1', PORT))。直接调用

s.send('This is another message')。

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