网络编程（一）：基础知识

当今的世界是网络的世界&＃xff0c;网络的发展成就了今天丰富的网络生活。我们的生活学习如今都离不开网络。

那么&＃xff0c;我们每天如此多的网络沟通是怎么实现的呢&＃xff1f;那么就要介绍以下TCP/IP协议。

TCP/IP协议是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写&＃xff0c;即传输控制协议/因特网互联协议&＃xff0c;又名网络通讯协议&＃xff0c;是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础&＃xff0c;由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网&＃xff0c;以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构&＃xff0c;每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

但是TCP/IP协议并不是官方制定的协议&＃xff0c;但是由于其更简便&＃xff0c;推广力度更大所以成为事实上应用的协议。

其实官方使用的是OSI模型&＃xff0c;该模型包含七层结构&＃xff0c;分写是应用层&＃xff0c;表示层&＃xff0c;会话层&＃xff0c;传输层&＃xff0c;网络层&＃xff0c;数据链路层&＃xff0c;物理层。

第7层 应用层

应用层&＃xff08;Application Layer&＃xff09;提供为应用软件而设的接口&＃xff0c;以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP&＃xff0c;HTTPS&＃xff0c;FTP&＃xff0c;TELNET&＃xff0c;SSH&＃xff0c;SMTP&＃xff0c;POP3等。

第6层 表达层

表达层&＃xff08;Presentation Layer&＃xff09;把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。

第5层 会话层

会话层&＃xff08;Session Layer&＃xff09;负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接。

第4层 传输层

传输层&＃xff08;Transport Layer&＃xff09;把传输表头&＃xff08;TH&＃xff09;加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如:传输控制协议&＃xff08;TCP&＃xff09;等。

第3层 网络层

网络层&＃xff08;Network Layer&＃xff09;决定数据的路径选择和转寄&＃xff0c;将网络表头&＃xff08;NH&＃xff09;加至数据包&＃xff0c;以形成分组。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议&＃xff08;IP&＃xff09;等。

第2层 数据链路层

数据链路层&＃xff08;Data Link Layer&＃xff09;负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时&＃xff0c;会形成帧。数据链表头&＃xff08;DLH&＃xff09;是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。数据链表尾&＃xff08;DLT&＃xff09;是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网&＃xff08;Wi-Fi&＃xff09;和通用分组无线服务&＃xff08;GPRS&＃xff09;等。

分为两个子层&＃xff1a;逻辑链路控制&＃xff08;logic link control&＃xff0c;LLC&＃xff09;子层和介质访问控制&＃xff08;media access control&＃xff0c;MAC&＃xff09;子层。

第1层 物理层

物理层&＃xff08;Physical Layer&＃xff09;在局部局域网上传送数据帧&＃xff08;data frame&＃xff09;&＃xff0c;它负责管理计算机通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等。

TCP/IP与OSI模型的对照

对于我们Python程序员来说&＃xff0c;通过socket这个“代理”帮我们完成通信工作&＃xff0c;我们只需要简单地向socket发布“命令”&＃xff0c;不用考虑底层的网络通信问题。

需要强调的是&＃xff0c;socket是一个通用的技术&＃xff0c;并不是python专属的&＃xff0c;在各个领域都被广泛使用&＃xff0c;尤其是Linux中。

为了支持socket网络编程&＃xff0c;Python 提供了两个级别访问网络的服务&＃xff1a;

低级别的网络服务支持基本的socket模块&＃xff0c;它提供了标准的BSD Sockets API&＃xff0c;可以访问底层操作系统socket接口的全部方法。

高级别的网络服务模块socketserver&＃xff0c;它提供了服务器中心类&＃xff0c;可以简化网络服务器的开发。