网络通讯-基本概念：网络、IP地址、端口、socket

时间 2020-01-23

标签网络通讯基本概念 ip地址端口 socket 栏目系统网络繁體版

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网络通讯

网络通讯

1 网络

1.1 网络定义

网络就是一种辅助双方或者多方可以链接在一块儿的工具
若是没有网络可想单机的世界是多么的孤单

1.2 使用网络的目的

就是为了联通多方而后进行通讯用的，即把数据从一方传递给另一方
若是没有网络，编写的程序都是单机的，即不能和其余电脑上的程序进行通讯
为了让在不一样的电脑上运行的软件，之间可以互相传递数据，就须要借助网络的功能

1.3 总结

使用网络可以把多方连接在一块儿，而后能够进行数据传递
所谓的网络编程就是，让在不一样的电脑上的软件可以进行数据传递，即进程之间的通讯

2 IP地址

2.1 ip地址的做用

ip地址：用来在网络中标记一台电脑，好比192.168.1.1；在==本地局域网上是惟一的==。linux

2.2 ip地址的分类

每个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址
编程

2.2.1 A类IP地址

==一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”==
地址范围1.0.0.1-126.255.255.254
二进制表示为：服务器

00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110

可用的A类网络有126个，每一个网络能容纳1677214个主机网络

2.2.2 B类IP地址

==一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”==
地址范围128.1.0.1-191.255.255.254
二进制表示为：socket

10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110

可用的B类网络有16384个，每一个网络能容纳65534主机tcp

2.2.3 C类IP地址

==一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”==
范围192.0.1.1-223.255.255.254
二进制表示为:函数

11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110

C类网络可达2097152个，每一个网络能容纳254个主机工具

2.2.4 D类地址用于多点广播

==D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址==。
它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中
多点广播地址用来一次寻址一组计算机 s 地址范围测试

224.0.0.1-239.255.255.254

2.2.5 E类IP地址

==以“1111”开始，为未来使用保留==
E类地址保留，仅做实验和开发用

2.2.6 私有ip

在这么多网络IP中，国际规定有一部分IP地址是用于咱们的局域网使用，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

注意:

==IP地址127．0．0．1~127．255．255．255用于回路测试==，
如：127.0.0.1能够表明本机IP地址，用http://127.0.0.1就能够测试本机中配置的Web服务器。

3 端口

3.1 什么是端口

端口就好一个房子的门，是出入这间房子的必经之路。
若是一个程序须要收发网络数据，那么就须要有这样的端口
在linux系统中，端口能够有65536（2的16次方）个之多！
对端口进行统一编号，这就是所说的端口号

3.2 端口号

端口是经过端口号（一个整数）来标记的，范围是从0到65535
注意：

端口数不同的*nix系统不同，还能够手动修改

3.3 端口的分配

端口号不是随意使用的，而是按照必定的规定进行分配。端口的分类标准有好几种，笔者在这里不作详细讲解，只介绍一下知名端口和动态端口

3.3.1 知名端口（Well Known Ports）

知名端口是 众所周知的端口号，范围从0到1023

80端口分配给HTTP服务
21端口分配给FTP服务

在这里为了方便理解，咱们能够将端口号想象成手机号，一些经常使用的功能使用的号码是你们都知道的，比如电话号码1十、1008六、10010同样，他们在电话中的地位和知名端口在端口的地位是相似的
通常状况下，若是一个程序须要使用知名端口的须要有root权限

3.3.2 动态端口（Dynamic Ports）

动态端口的范围是从1024到65535

之因此称为动态端口，是由于它通常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须要网络通讯时，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

3.3 怎样查看端口

用“netstat －an”查看端口状态
lsof -i [tcp/udp]:2425

4 socket（进程间通讯的一种方式）

4.1 不一样电脑上的进程间通讯的实现

首要要惟一标识一个进程
在1台电脑上能够经过进程号（PID）来惟一标识一个进程，可是在网络中这行不通。
这就须要TCP/IP协议族，==网络层的“ip地址”== 能够 ==惟一标识网络中的主机==，而==传输层的“协议+端口”== 能够 ==惟一标识主机中的应用进程（进程）==。
这样利用==ip地址，协议，端口==就能够标识网络的进程了，网络中的进程就能够利用该方式与其它进程进行交互

注意：

进程：运行的程序以及运行时用到的资源这个总体称之为进程
进程间通讯指：运行的程序之间的数据共享

4.2 socket简介

socket()函数：用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接口（通信的基石是套接口，一个套接口是通信的一端）的描述字及其所用的资源
socket(简称套接字) 是进程间通讯的一种方式，它与其余进程间通讯的一个主要不一样是：
它能实现不一样主机间的进程间通讯，咱们网络上各类各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通讯的，例如浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等

4.3 建立socket（以python为例）

Python 中使用socket 模块的函数 socket 就能够完成：

import socket
socket.socket(AddressFamily, Type)

说明：

函数 socket.socket 建立一个 socket，该函数带有两个参数：

Address Family：能够选择 AF_INET（用于 Internet 进程间通讯）或者 AF_UNIX（用于同一台机器进程间通讯）,实际工做中经常使用AF_INET

Type：套接字类型，能够是 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）

（1）建立一个tcp socket（tcp套接字）

import socket

# 建立tcp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# ...这里是使用套接字的功能...

# 不用的时候，关闭套接字
s.close()

（2）建立一个udp socket（udp套接字）

import socket

# 建立udp的套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# ...这里是使用套接字的功能（省略）...

# 不用的时候，关闭套接字
s.close()

注意：

==套接字使用流程与文件的使用流程很相似==

建立套接字
使用套接字收/发数据
关闭套接字

5 网络通讯总结

网络通讯能够说是在网络中，知道互相之间的“IP地址（在网络层）”以肯定相互是谁，再经过知道要进行通讯的“协议+端口号（在传输层）”，以肯定通讯双方进行通讯的工具即进程，而在这过程当中必然涉及到套接口的描述字及其所用的资源的分配（软件及硬件），当下实现这一功能的多采用socket（）函数。

详细的来讲，一台拥有IP地址的主机能够提供许多服务，好比HTTP（万维网服务）、FTP（文件传输）、SMTP（电子邮件）等，这些服务彻底能够经过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不一样的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，由于IP地址与网络服务的关系是一对多的关系。

其实是经过“IP地址+端口号”来区分不一样的服务的。须要注意的是，端口并非一一对应的。好比你的电脑做为客户机访问一台WWW服务器时，WWW服务器使用“80”端口与你的电脑通讯，但你的电脑则可能使用“3457”这样的端口。