python 应用 --3. 网络

發表於 2021-04-20 更新於 2021-04-24 分類於 python应用

一、网络介绍

1. 网络通信概述

网络通信：就是为了联通多方然后进行通信用的，即把数据从一方传递给另外一方。
使用网络能够把多方链接在一起，然后可以进行数据传递。
所谓的网络编程就是，让在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信。

2.IP 地址

数据机和交换机的功能后面会介绍。
IP 地址分类：

A 类

地址范围：1.0.0.1-126.255.255.254
默认子网掩码：255.0.0.0 或 0xFF000000
一般用于大型网络。

B 类

地址范围：128.1.0.1-191.255.255.254
默认子网掩码：255.255.0.0
一般用于中等规模网络。

C 类

地址范围：192.0.1.1-223.255.255.254
子网掩码：255.255.255.0
一般用于小型网络。
假设某个小型网的网络号是 192.168.33
则可以容纳 254 台电脑，192.168.33.1-192.168.33.255

D 类

地址范围：224.0.0.1-239.255.255.254
一般用于多路广播用户。
单播、广播、多播

E 类

以 “1111” 开始，为将来使用保留
E 类地址保留，仅作实验和开发用

私有 IP

在这么多网络 IP 中，国际规定有一部分 IP 地址是用于我们的局域网使用，也就
是属于私网 IP，不在公网中使用的，它们的范围是：
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255

注释

IP 地址 127．0．0．1~127．255．255．255 用于回路测试，
如：127.0.0.1 可以代表本机 IP 地址，用 http://127.0.0.1 就可以测试本机中配置的 Web 服务器。
例如：ping 127.0.0.1 来测试本机 TCP/IP 是否正常，
http://127.0.0.1:8080 等效于 http://localhost:8080

3.Linux、windows 查看网卡信息

windows

(1) 透过图形界面
搜索控制面板 -> 网络和 Internet-> 以太网 -> 详细信息 -> 描述行信息
(2) 命令行
win + R: 打开运行
输入 cmd
输入指令：ipconfig

linux

输入指令：ifconfig
ens40 的 ip 是对外通信用的，lo 是本地测试用的
关闭网卡：ifconfig ens40 down
ctrl+A：鼠标快速回到行首
ctrl+E：鼠标快速回到行末
开启网卡：ifconfig ens40 up

4. 端口

IP 用于区分不同的电脑，端口用于一台电脑内的不同进程 (进程是运行起来的程序)。

端口是怎么分配的：

(1) 知名端口
知名端口是众所周知的端口号，范围从 0 到 1023
例如：80 端口分配给 HTTP 服务，21 端口分配给 FTP 服务
一般情况下，如果一个程序需要使用知名端口的需要有 root 权限。
(2) 动态端口
动态端口的范围是从 1024 到 65535
之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。
动态分配是指当一个系统程序或应用程序程序需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。当这个程序关闭时，同时也就释放了所占用的端口号。
端口并不是一一对应的。比如你的电脑作为客户机访问一台 WWW 服务器时，WWW 服务器使用 “80” 端口与你的电脑通信，但你的电脑则可能使用 “3457” 这样的端口。

怎样查看端口？

(1) windows 中使用 netstat -an 查看端口状态
-a 显示所有连线 (active connection) 以及接听连接端口 (listen port)
-n 以数字形式显示地址与连接端口号
(2) linux 中使用 netstat -an 查看端口状态
-a (all) 显示所有连线中的 Socket
-n (numeric) 直接使用 IP 地址，而不通过域名服务器。
(3) linux 中使用 lsof 检查监听端口
lsof（list open files）是一个列出当前系统打开文件的工具。

1	sudo lsof -nP -iTCP -sTCP:LISTEN

-n 不要将端口号转换为端口名称
-p 不解析主机名，显示数字地址
要查找正在侦听特定端口（例如端口 3306）的进程，可以使用：

1	sudo lsof -nP -iTCP:3306 -sTCP:LISTEN

参考：如何在 Linux 中检查侦听端口（正在使用的端口）

5.Socket 简介

socket (简称套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：它能实现不同主机间的进程间通信。我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的，例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等。

套接字使用流程与文件的使用流程很类似：

(1) 创建套接字
(2) 使用套接字收 / 发数据
(3) 关闭套接字

Python 编程

在 Python 中使用 socket 模块的函数 socket 就可以完成：

python

import socket
socket.socket (AddressFamily, Type)
# ... 这里是使用套接字的功能（省略）...
s.close ()

说明：
函数 socket.socket 创建一个 socket，该函数带有两个参数：
(1) Address Family：可以选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通信）或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通信）, 实际工作中常用 AF_INET
(2) Type：套接字类型，可以是 SOCK_STREAM（流式套接字，主要用于 TCP 协议）或者 SOCK_DGRAM（数据报套接字，主要用于 UDP 协议）

二、UDP 网络编程

发送数据的流程

(1) 创建套接字
(2) 发送数据
(3) 关闭

接收数据的流程

(1) 创建套接字
(2) 绑定本机的信息 (IP 和 port)
(3) 接收数据
(4) 关闭

python

#coding=utf-8
from socket import *

def main ():
    # 1. 创建 udp 套接字
    udp_socket = socket (AF_INET, SOCK_DGRAM)

    # 2. 准备接收方的地址
    # '192.168.1.103' 表示目的 ip 地址
    # 8080 表示目的端口
    dest_addr = ('192.168.1.103', 8080)  # 注意 是元组，ip 是字符串，端口是数字

    # 3. 从键盘获取数据
    send_data = input (" 请输入要发送的数据:")

    # 4. 发送数据到指定的电脑上的指定程序中
    udp_socket.sendto (send_data.encode ('utf-8'), dest_addr)
    # udp_socket.sendto (b"hahaha", ("192.168.33.53", 8080))
    # utf-8：一种编码格式，支持全球的语言都有一个唯一的标记

    # 5. 绑定本地的相关信息，如果一个网络程序不绑定，则系统会随机分配
    local_addr = ('', 7788) 
    #  ip 地址和端口号，ip 一般不用写，表示本机的任何一个 ip，只能绑定本地的 IP
    udp_socket.bind (local_addr)

    # 6. 等待接收对方发送的数据
    recv_data = udp_socket.recvfrom (1024)  # 1024 表示本次接收的最大字节数

    # 7. 显示对方发送的数据
    # 接收到的数据 recv_data 是一个元组
    # 第 1 个元素是对方发送的数据
    # 第 2 个元素是对方的 ip 和端口
    print (recv_data [0].decode ('gbk')) # window 默认的编码是 gbk，英文不用编码
    print (recv_data [1])
    # print ("% s:% s" %(str (send_addr), rect_msg.decode ("gbk")) )
    # recv_data 是一个元组 (接收到的数据，(发送方的 IP, 发送方的端口号))
	
    # 8. 关闭套接字
    udp_socket.close ()

if __name__ == "__main__":
	main ()

问题 1

python

1	udp_socket.sendto (b"hahaha", ("192.168.33.53", 8080))

在字符串前面加上 b 可以转换成字节

问题 2

结果：Network is unreachable，可以使用 ping 测试网路连接状态，真的无法连线。
因为双方不是在同一个网段内（看 IP 地址）。
Q：怎么解决？ A：网络连接改成桥接模式。
使用 sudo dhclient，等待分配 IP

问题 3

如果报这个错，代表程序是用 python2 写的，而且有中文，所以要加上 #coding=utf-8
vim 编辑器编辑模式下，ctrl+N 可以自动补全

聊天室实现

python

while true：
    send_data = input (" 请输入要发送的数据:")

    if send_data == "exit":
        break

    udp_socket.sendto (send_data.encode ('utf-8'), dest_addr)

接收

如果一个程序运行起来，没有一个固定的端口，你是没办法给它发数据的。
当重新运行时，如果没有确定到底用哪个，系统默认会随机分配。
一般情况下，在一台电脑上运行的网络程序有很多，为了不与其他的网络程序占用同一个端口号，往往在编程中，udp 的端口号一般不绑定。但是如果需要做成一个服务器端的程序的话，是需要绑定的。

注释

python3 file: 用 python3 运行 xxx.py
python3: 打开 python3 的交互模式，用来验证某些知识点
ipython3: 比 python3 交互模式高端的一种交互模式

一、网络介绍

1. 网络通信概述

2.IP 地址

A 类

B 类

C 类

D 类

E 类

私有 IP

注释

3.Linux、windows 查看网卡信息

windows

linux

4. 端口

端口是怎么分配的：

怎样查看端口 ？

5.Socket 简介

套接字使用流程与文件的使用流程很类似：

Python 编程

二、UDP 网络编程

发送数据的流程

接收数据的流程

问题 1

问题 2

问题 3

聊天室实现

接收

注释

怎样查看端口？