Python网络编程 -- TCPIP

首先放出一个 TCP/IP 的程序，这里是单线程服务器与客户端，在多线程一节会放上多线程的TCP/IP服务程序冲戚拍。

这里将服务端和客户端放到同一个程序当中，方便对比服务端与客户端的不同。

TCP/IP是因特网的通信协议，其参考OSI模型，也采用了分层的方式，对每一层制定了相应的标准。

网际协议（IP）是为全世界通过互联网连接的计算机赋予统一地址系统的机制，它使得数据包能够从互联网的一端发送至另一端，如 130.207.244.244，为了便于记忆，常用主机名代替IP地址，例如 baidu.com。

UDP (User Datagram Protocol，用户数据报协议) 解决了上述第一个问题，通过端口号来实现了多路复用（用不同的端口区分不同的应用程序）但是使用UDP协议的网络程序需要自己处理丢包、重包和包的乱序问题。

TCP (Transmission Control Protocol，传输控制协议) 解决了上述两个问题，同样使用端口号实现了复用。

TCP 实现可靠连接的方法：

socket通信模型及 TCP 通信过程如下两张图。

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socket.getaddrinfo(host, port, family, socktype, proto, flags)

返回： [(family, socktype, proto, cannonname, sockaddr), ] 由元组组成的列表散羡。

family：表示socket使用的协议簇， AF_UNIX : 1, AF_INET: 2, AF_INET6 : 10。 0 表示不指定。

socktype: socket 的类型， SOCK_STREAM : 1, SOCK_DGRAM : 2, SOCK_RAW : 3

proto: 协议， 套接字所用的协议，如果不指定， 则为 0。 IPPROTO_TCP : 6, IPPRTOTO_UDP : 17

flags：标记，限制返回内容。 AI_ADDRCONFIG 把计算机无法连接的所有地址都过滤掉（如果一个机构既有IPv4，又有IPv6，而主机只有IPv4，则会把 IPv6过滤掉）

AI _V4MAPPED, 如果本机只有IPv6，服务却只有IPv4，这个标记会将 IPv4地址重新编码为可实际使用的IPv6地址。

AI_CANONNAME，返回规范主机名：cannonname。

getaddrinfo(None, 'smtp', 0, socket.SOCK_STREAM, 0, socket.AP_PASSIVE)

getaddrinfo('ftp.kernel.org', 'ftp', 0, 'socket.SOCK_STREAM, 0, socket.AI_ADDRCONFIG | socket.AI_V4MAPPED)

利用已经通信的套接字名提供给getaddrinfo

mysock = server_sock.accept()

addr, port = mysock.getpeername()

getaddrinfo(addr, port, mysock.family, mysock.type, mysock.proto, socket.AI_CANONNAME)

TCP 数据发送模式：

由于 TCP 是发送流式数据，并且会自动分割发送的数据包，而仔槐且在 recv 的时候会阻塞进程，直到接收到数据为止，因此会出现死锁现象，及通信双方都在等待接收数据导致无法响应，或者都在发送数据导致缓存区溢出。所以就有了封帧(framing)的问题，即如何分割消息，使得接收方能够识别消息的开始与结束。

关于封帧，需要考虑的问题是， 接收方何时最终停止调用recv才是安全的？整个消息或数据何时才能完整无缺的传达？何时才能将接收到的消息作为一个整体来解析或处理。

适用UDP的场景：

由于TCP每次连接与断开都需要有三次握手，若有大量连接，则会产生大量的开销，在客户端与服务器之间不存在长时间连接的情况下，适用UDP更为合适，尤其是客户端太多的时候。

第二种情况： 当丢包现象发生时，如果应用程序有比简单地重传数据聪明得多的方法的话，那么就不适用TCP了。例如，如果正在进行音频通话，如果有1s的数据由于丢包而丢失了，那么只是简单地不断重新发送这1s的数据直至其成功传达是无济于事的。反之，客户端应该从传达的数据包中任意选择一些组合成一段音频（为了解决这一问题，一个智能的音频协议会用前一段音频的高度压缩版本作为数据包的开始部分，同样将其后继音频压缩，作为数据包的结束部分），然后继续进行后续 *** 作，就好像没有发生丢包一样。如果使用TCP，那么这是不可能的，因为TCP会固执地重传丢失的信息，即使这些信息早已过时无用也不例外。UDP数据报通常是互联网实时多媒体流的基础。

参考资料：

  源站路由可以事先规定IP数据包所经过得路由器,每经过一个路由器就改变数据包的目的地址（下一跳）

  使用IP头部中的option字段记录路由IP。该字段最大40字节，因此最多存放9个IP，记录格式如下：

Type ：占1字节，code 的值此处设为137。

length ：占1字节，记录整个选项的长度。

pointer ：指针项，占1个字节，指向下一个被处理的源站地址，最小值为4。

  发送主机从应用程序接收源站路由清单，最后一缺烂个表项此扮液（它是数据报的最终目的地址），剩余的为所有经过的下一跳，每经过一个设备都会检查是否是最终目森物标，如不是则从列表中读取下一项作为数据包下一跳的目的地址，同时数据包每从一个路由器发出，就记录其出接口的地址，用其替换掉清单中的上一跳地址，数据包返回时任然按照原来的路径返回。

  如下图，主机S上的发送应用程序发送一份数据报给D，指定源路由为R1，R2和R3。#表示指针字段，其值分别是4、8、12和16（一个值表示一个32位IP）。长度字段恒为1 5（三个IP地址加上三个字节首部）。可以看出，每一跳IP数据报中的目的地址都发生改变。

用途：

1、主要是开发快，语言简洁，没那么多技巧，所以读起来很清楚容易。

2、C/C++可以写python的module，标准库里就有用C/C++写的东西，这个跟java的JNI类似。

3、python的gui一般是用tkinter，就是tk的python的wrapper。python没有像xna那么方便的工具。

4、python不是为了网络设计的。python是1991年有的，WWW是1993年才被CERN开放的。网络编程用python主要是为了开发快。

5、像VS那样功能强的IDE，有要钱的PyCharm和不要钱的PyDev，PyDev有Eclipse的插件版本或者是AptanaStudio版本。

拓展资料：

应用：

1、web豆瓣，还有非常多的网页游戏的后端。我知道的都是作为后台服务，无论开发速度还是调试之类的都很好。前端的应用产品虽然python可以实现，但是在GUI方面的开发效率还是没有VS或者XCode快。

2、像VS那样功能强的IDE，有要钱的PyCharm和不要钱岁友的PyDev。PyDev有Eclipse的插件版本或者是AptanaStudio版本

总结：

从个人感觉来说，谈没微软件东西，非常好，省心，一流的技术理念，开发工具是全世界最好的（没有之一）。不过，因为它只限于微软的平台，所以范围上大大打了折扣。世界上最流行的服务器还是unix和linux。而不是windows。桌面 *** 作系统最流行的是windows。不过在所有的平台上都有C语言，大部分平台，甚至手机平台都有python语言和它的执行环境。这是其它的乎侍槐所有语言，包括java几乎都很难做到的。

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