Python之——網路程式設計
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一、C/S架構
客戶端/服務端架構
二、OSI七層架構
七層模型，亦稱OSI（Open System Interconnection）參考模型，是參考模型是國際標準化組織（ISO）制定的一個用於計算機或通訊系統間互聯的標準體系。它是一個七層的、抽象的模型體，不僅包括一系列抽象的術語或概念，也包括具體的協議。
分層：
應用層 (Application)：
網路服務與終端使用者的一個介面。
協議有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP
表示層（Presentation Layer）：
資料的表示、安全、壓縮。（在五層模型裡面已經合併到了應用層）
格式有，JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等
會話層（Session Layer）：
建立、管理、終止會話。（在五層模型裡面已經合併到了應用層）
對應主機程序，指本地主機與遠端主機正在進行的會話
傳輸層 (Transport)：
定義傳輸資料的協議埠號，以及流控和差錯校驗。
協議有：TCP UDP，資料包一旦離開網絡卡即進入網路傳輸層
網路層 (Network)：
進行邏輯地址定址，實現不同網路之間的路徑選擇。
協議有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP
資料鏈路層 (Link)：
建立邏輯連線、進行硬體地址定址、差錯校驗等功能。（由底層網路定義協議）
將位元組合成位元組進而組合成幀，用MAC地址訪問介質，錯誤發現但不能糾正。
物理層（Physical Layer）：
建立、維護、斷開物理連線。（由底層網路定義協議）
三、TCP的三段握手和四次斷開
相對於SOCKET開發者,TCP建立過程和連結折除過程是由TCP/IP協議棧自動建立的.因此開發者並不需要控制這個過程.但是對於理解TCP底層運作機制,相當有幫助.
TCP三次握手
所謂三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一個TCP連線時，需要客戶端和伺服器總共傳送3個包。
三次握手的目的是連線伺服器指定埠，建立TCP連線,並同步連線雙方的序列號和確認號並交換 TCP 視窗大小資訊.在socket程式設計中，客戶端執行connect()時。將觸發三次握手。
第一次握手:
客戶端傳送一個TCP的SYN標誌位置1的包指明客戶打算連線的伺服器的埠，以及初始序號X,儲存在包頭的序列號(Sequence Number)欄位裡。
第二次握手:
伺服器發回確認包(ACK)應答。即SYN標誌位和ACK標誌位均為1同時，將確認序號(Acknowledgement Number)設定為客戶的I S N加1以.即X+1。
第三次握手.
客戶端再次傳送確認包(ACK) SYN標誌位為0,ACK標誌位為1.並且把伺服器發來ACK的序號欄位+1,放在確定欄位中傳送給對方.並且在資料段放寫ISN的+1
TCP四次斷開
TCP的連線的拆除需要傳送四個包，因此稱為四次揮手(four-way handshake)。客戶端或伺服器均可主動發起揮手動作，在socket程式設計中，任何一方執行close()操作即可產生揮手操作。
第一次揮手
Client傳送一個FIN，用來關閉Client到Server的資料傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態。
第二次揮手
Server收到FIN後，傳送一個ACK給Client，確認序號為收到序號+1（與SYN相同，一個FIN佔用一個序號），Server進入CLOSE_WAIT狀態。
第三次揮手
Server傳送一個FIN，用來關閉Server到Client的資料傳送，Server進入LAST_ACK狀態。
第四次揮手
Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接著傳送一個ACK給Server，確認序號為收到序號+1，Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手。
四、socket
socket通常也稱作"套接字"，用於描述IP地址和埠，是一個通訊鏈的控制代碼，應用程式通常通過"套接字"向網路發出請求或者應答網路請求。套接字能唯一表示出網際網路上一臺主機上的一個應用程式
socket起源於Unix，而Unix/Linux基本哲學之一就是“一切皆檔案”，對於檔案用【開啟】【讀寫】【關閉】模式來操作。socket就是該模式的一個實現，socket即是一種特殊的檔案，一些socket函式就是對其進行的操作（讀/寫IO、開啟、關閉）
socket和file的區別：
file模組是針對某個指定檔案進行【開啟】【讀寫】【關閉】
socket模組是針對 伺服器端 和 客戶端Socket 進行【開啟】【讀寫】【關閉】
TCP程式設計：
服務端：
# -*- coding:UTF-8 -*-
'''
@author liuyazhuang
@date 2018/10/14 11:58
@description TCP服務端
@version 1.0.0
'''
import socket
import threading
import time
def dealClient(sock, addr):
#第四步：接收傳來的資料，併發送給對方資料
print 'Accept new connection from %s:%s...' % addr
sock.send(b'Hello, I am server!')
while True:
data = sock.recv(1024)
time.sleep(1)
if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':
break
print '-->>%s!' % data.decode('utf-8')
sock.send('Loop Msg: %s!' % data.decode('utf-8').encode('utf-8'))
#第五步：關閉socket
sock.close()
print 'Connection from %s:%s closed.' % addr
if __name__ == '__main__':
#第一步：建立一個基於IPV4和TCP協議的Socket
#Socket繫結的IP(127.0.0.1為本機IP)與埠
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
#第二步：監聽連線
s.listen(5)
print 'waiting for connection...'
while True:
#第三步：接收一個新連線
sock, addr = s.accept()
#建立新執行緒來處理TCP連線
t = threading.Thread(target=dealClient, args=(sock, addr))
#啟動執行緒
t.start()客戶端：
# -*- coding:UTF-8 -*-
'''
@author liuyazhuang
@date 2018/10/14 12:14
@description TCP客戶端
@version 1.0.0
'''
import socket
#初始化socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#連線目標的IP和埠
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
#接收訊息
print '--->>' + s.recv(1024).decode('utf-8')
#傳送訊息
s.send(b'Hello, I am a client')
print '--->>' + s.recv(1024).decode('utf-8')
s.send(b'exit')
#關閉socket
s.close()UDP程式設計：
服務端：
# -*- coding:UTF-8 -*-
'''
@author liuyazhuang
@date 2018/10/14 12:22
@description UDP服務端
@version 1.0.0
'''
import socket
#建立Socket,繫結指定的IP和埠
#SOCK_DGRAM指定了這個Socket型別是UDP
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
print 'Bind UDP on 9999...'
while True:
data, addr = s.recvfrom(1024)
print 'Received from %s:%s' % addr
s.sendto(b'Hello, %s!' % data, addr)客戶端：
# -*- coding:UTF-8 -*-
'''
@author liuyazhuang
@date 2018/10/14 12:25
@description UDP客戶端
@version 1.0.0
'''
import socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for data in [b'Hello', b'World']:
#傳送資料
s.sendto(data, ('127.0.0.1', 9999))
#接收資料
print s.recv(1024).decode('utf-8')
s.close()Socket引數使用
## socket引數使用
引數一：地址簇
socket.AF_INET IPv4（預設）
socket.AF_INET6 IPv6
socket.AF_UNIX 只能夠用於單一的Unix系統程序間通訊
引數二：型別
socket.SOCK_STREAM 流式socket , for TCP （預設）
socket.SOCK_DGRAM 資料報式socket , for UDP
socket.SOCK_RAW 原始套接字，普通的套接字無法處理ICMP、IGMP等網路報文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以處理特殊的IPv4報文；此外，利用原始套接字，可以通過IP_HDRINCL套接字選項由使用者構造IP頭。
socket.SOCK_RDM 是一種可靠的UDP形式，即保證交付資料報但不保證順序。SOCK_RAM用來提供對原始協議的低階訪問，在需要執行某些特殊操作時使用，如傳送ICMP報文。SOCK_RAM通常僅限於高階使用者或管理員執行的程式使用。
socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的連續資料包服務
引數三：協議
0 （預設）與特定的地址家族相關的協議,如果是 0 ，則系統就會根據地址格式和套接類別,自動選擇一個合適的協議其他引數：sk是自定義的變數，s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
服務端套接字函式
s.bind() 繫結(主機,埠號)到套接字
s.listen() 開始TCP監聽
s.accept() 被動接受TCP客戶的連線,(阻塞式)等待連線的到來
客戶端套接字函式
s.connect() 主動初始化TCP伺服器連線
s.connect_ex() connect()函式的擴充套件版本,出錯時返回出錯碼,而不是丟擲異常
公共用途的套接字函式
s.recv() 接收TCP資料
s.send() 傳送TCP資料(send在待發送資料量大於己端快取區剩餘空間時,資料丟失,不會發完)
s.sendall() 傳送完整的TCP資料(本質就是迴圈呼叫send,sendall在待發送資料量大於己端快取區剩餘空間時,資料不丟失,迴圈呼叫send直到發完)
s.recvfrom() 接收UDP資料
s.sendto() 傳送UDP資料
s.getpeername() 連線到當前套接字的遠端的地址
s.getsockname() 當前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的引數
s.setsockopt() 設定指定套接字的引數
s.close() 關閉套接字
面向鎖的套接字方法
s.setblocking() 設定套接字的阻塞與非阻塞模式
s.settimeout() 設定阻塞套接字操作的超時時間
s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超時時間
面向檔案的套接字的函式
s.fileno() 套接字的檔案描述符
s.makefile() 建立一個與該套接字相關的檔案