一、IP 地址

1、概念：标识网络中设备的一个地址

2、作用：标识网络中唯一的一台设备

3、表现形式

  • IPV4：目前使用，由点分十进制组成
  • IPV6：未来使用，由冒号十六进制组成

4、查看网卡信息命令

  • Linux 和 mac OS：ifconfig
  • Windows：ipconfig

192.168.XXX.XXX：设备在网络中的IP地址

127.0.0.1：本机地址（如果和自己的电脑通信就可以使用该地址），对应域名为 localhost

5、检查网络命令

  • 检查是否能上公网：ping 公网域名
  • 检查是否在同一个局域网内：ping 当前局域网的IP地址
  • 检查本地网卡是否正常：ping 127.0.0.1

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二、端口和端口号

1、概念：每运行一个网络程序都会有一个端口，每一个端口都会有一个对应的端口号，端口号可以标识唯一的一个端口，端口号一共有65536个

2、端口号的分类

  • 知名端口号：指众所周知的端口号，固定分配给一些服务，范围：0到1023

    • https 默认端口号：443
    • http 默认端口号：80
    • SMTP（简单邮件传输协议）默认端口号：25
    • FTP(文件传输协议)默认端口号：21

  • 动态端口号：一般开发应用程序使用端口号称为动态端口号，范围：1024到65535

如果程序没有设置端口号，操作系统会在动态端口号范围内随机生成一个给程序使用，当这个程序退出时，所占用的这个端口号就会被释放

三、TCP

1、传输协议：数据在发送之前需要选择一个对应的传输协议，保证程序之间按照指定的传输规则进行数据的通信

2、TCP (Transmission Control Protocol)：简称传输控制协议，它是一种面向连接的、稳定可靠的、基于字节流的传输层通信协议，常用于对数据进行准确无误的传输，例：文件下载，浏览器上网

3、TCP 通信步骤：创建链接→传输数据→关闭连接

4、TCP 的特点

  • 面向连接：通信双方必须先建立好连接才能进行数据的传输，数据传输完成后，双方必须断开此连接，以释放系统资源

  • 可靠传输

    • TCP 采用发送应答机制
    • 超时重传
    • 错误校验
    • 流量控制和阻塞管理

四、socket

1、概念：socket（套接字）是进程之间通信一个工具，进程之间想要进行网络通信和网络数据的传输需要基于 socket来完成， socket 就是进程间网络数据通信的工具

2、作用：负责进程之间的网络数据传输

3、使用场景：只要跟网络相关的应用程序或者软件都使用到了 socket

五、TCP 网络应用开发流程

1、服务端程序

  • 概念：运行在服务器设备上的程序，等待接受连接请求，专门为客户端提供数据服务
  • 步骤说明
    1. 创建服务端端套接字对象
    2. 绑定端口号
    3. 设置监听
    4. 等待接受客户端的连接请求
    5. 接收数据
    6. 发送数据
    7. 关闭套接字

2、客户端程序

  • 概念：运行在用户设备上的程序，主动发起建立连接请求
  • 步骤说明
    1. 创建客户端套接字对象
    2. 和服务端套接字建立连接
    3. 发送数据
    4. 接收数据
    5. 关闭客户端套接字img

六、socket之send和recv原理剖析

  • 当创建一个TCP socket对象时会有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区（内存空间）
  • send发送数据会写入到发送缓冲区，recv接收数据是从接收缓冲区来读取，发送数据和接收数据最终是由操作系统控制网卡来完成

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七、服务端开发

1. 创建服务端 socket 对象

  • 创建服务端 socket 对象：socket.socket(AddressFamily,Type)
  • 创建服务端 socket 常用参数
参数 说明
AddressFamily IP地址类型（socket.AF_INET：IPV4）
Type 传输协议类型（socket.SOCK_STREAM：TCP传输协议类型）

2. 服务端 socket 对象常用方法

  • 常用方法
方法 说明 参数及说明
bind() 绑定 IP 和端口号，接收元组 host：IP 地址（默认表示本机任何一个 IP）port：端口号
listen() 监听 backlog：最大等待建立连接的个数
accept() 等待接受客户端的连接请求
send() 发送数据 data：二进制数据
recv() 接收数据 buffersize：每次接收数据的大小，单位是字节
close() 关闭 socket
setsockopt() 设置端口号复用 参数 1：当前套接字参数 2：设置端口号复用选项参数 3：设置端口号复用选项对应值
  • 当客户端和服务端建立连接后，服务端程序退出后端口号不会立即释放，需要等待大概1-2分钟，若需要立即释放，有两种方式：
    1. 更换服务端端口号
    2. 设置端口号复用（让服务端程序退出后端口号立即释放）
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tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)

3. 代码示例

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import socket

if __name__ == '__main__':
    # 创建 TCP 服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)
    # 绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(('192.168.0.101',9090))
    # 设置监听，listen 的套接字只负责接收客户端连接请求，不能收发消息，收发消息使用返回的新套接字来完成
    tcp_server_socket.listen(128)
    # 等待客户端的连接请求，只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞，代码才能继续往下执行
    service_client_socket,ip_port = tcp_server_socket.accept()
    print('客户端的 IP 地址和端口号',ip_port)
    # 接收数据
    recv_data = service_client_socket.recv(1024)
    recv_data_length = len(recv_data)
    print('接收数据的长度为',recv_data_length)
    recv_content = recv_data.decode('gbk')
    print('接收客户端的数据为',recv_content)
    # 发送数据
    send_data = '正在处理中..'.encode('gbk')
    service_client_socket.send(send_data)
    # 关闭服务与客户端的套接字， 终止和客户端通信的服务
    service_client_socket.close()
    # 关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务
    tcp_server_socket.close()
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import socket
import threading

def handle_client_request(service_client_socket,ip_port):

    while True:
        # 接收数据
        recv_data = service_client_socket.recv(1024)
        # 判断是否有数据
        if  recv_data:
            recv_data_length = len(recv_data)
            print('接收数据的长度为', recv_data_length)
            recv_content = recv_data.decode('gbk')
            print('接收客户端的数据为', recv_content)
            # 发送数据
            send_data = '正在处理中..'.encode('gbk')
            service_client_socket.send(send_data)
        else:
            print('客户端下线了：',ip_port)
            break
    # 关闭服务与客户端的套接字， 终止和客户端通信的服务
    service_client_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    # 创建 TCP 服务端套接字
    tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    # 设置端口号复用
    tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,True)
    # 绑定端口号
    tcp_server_socket.bind(('192.168.0.101',9090))
    # 设置监听，listen 的套接字只负责接收客户端连接请求，不能收发消息，收发消息使用返回的新套接字来完成
    while True:
        tcp_server_socket.listen(128)
        # 等待客户端的连接请求，只有客户端和服务端建立连接成功代码才会解阻塞，代码才能继续往下执行
        service_client_socket,ip_port = tcp_server_socket.accept()
        print('客户端的 IP 地址和端口号',ip_port)
        # 当客户端和服务端建立连接成功以后，创建一个子线程，不同子线程负责接收不同客户端的消息
        sub_thread = threading.Thread(target=handle_client_request,args=(service_client_socket,ip_port),)
        sub_thread.daemon = True
        sub_thread.start()

    # 关闭服务端的套接字, 终止和客户端提供建立连接请求的服务(可以不关闭，因为服务端程序需要一直运行)
    # tcp_server_socket.close()
  • 运行结果

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八、客户端开发

1. 创建客户端 socket 对象

  • 创建客户端 socket 对象：socket.socket(AddressFamily,Type)
  • 创建服务端 socket 常用参数
参数 说明
AddressFamily IP地址类型（socket.AF_INET：IPV4）
Type 传输协议类型（socket.SOCK_STREAM：TCP传输协议类型）

2. 客户端 socket 对象常用方法

  • 常用方法
方法 说明 参数及说明
connect() 和服务端套接字建立连接 host：服务器IP 地址port：端口号
send() 发送数据 data：二进制数据
recv() 接收数据 buffersize：每次接收数据的大小，单位是字节
close() 关闭 socket
setsockopt() 设置端口号复用 参数 1：当前套接字参数 2：设置端口号复用选项参数 3：设置端口号复用选项对应值

3. 代码示例

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import socket

if __name__ == '__main__':
    # 创建 TCP 客户端套接字
    tcp_client_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
    # 请求连接服务端
    tcp_client_socket.connect(('192.168.0.101',9090))
    # 发送数据
    send_data = '你好，hello'.encode('gbk')
    tcp_client_socket.send(send_data)
    # 接收数据
    recv_data = tcp_client_socket.recv(1024)
    recv_content = recv_data.decode('gbk')
    print('接收服务端的数据为',recv_content)
    # 关闭连接
    tcp_client_socket.close()
  • 运行结果

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