Python_TCP/IP简介

本篇将开始介绍Python的网络编程,更多内容请参考:Python学习指南

自从互联网诞生以来,现在基本上所有的程序都是网络程序,很少有单机版的程序了。

计算机网络就是把各个计算机连接在一起,让网络中的计算机可以互相通信。网络编程就是如何在程序中实现两台计算机的通信。

举个例子,当你使用浏览器访问新浪网时,你的计算机就和新浪网的某台服务器通过互联网连接起来了,然后,新浪的服务器把网页内容作为数据通过互联网传输到你的电脑上了。

由于你的电脑上可能不止浏览器,还有QQ、Skype、Dropbox、网易云音乐等,不同的程序连接的别的计算机也不同,所以,更确切地说,网络通信是两台计算机上的两个进程之间的通信。比如,浏览器进程和新浪服务器上的某个Web服务器进程在通信,而QQ进程是和腾讯的某个服务器上的某个进程在通信。

网络编程对所有开发语言都是一样的,Python也不例外。用Python进行网络编程,就是在Python程序本身这个进程内,连接别的服务器进程的通信端口进行通信。

本章我们将详细介绍Python网络编程的概念和最主要的两种网络类型的编程。

TCP/IP简介

虽然大家对互联网很熟悉,但是计算机网络的出现比互联网要早得多。

计算机为了联网,就必须规定通信协议,早期的计算机网络,都是由各厂商自己规定一套协议,IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议,互不兼容,这就好比一群人有的说英语,有的说中文,有的说德语,说同一种语言的人可以互相交流,不同的语言之间就不行了。

为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来,就必须规定一套全球通用的协议,为了实现互联网这个目标,互联网协议簇(Internet Protocol Suite)就是通用协议标准。Internet是由inter和net两个单词组合起来的,原意就是连接“网络”的网络,有了Internet,任何私有网络,只要支持这个协议,就可以联入互联网。

因为互联网协议包含了上百种协议标准,但是最重要的两个协议是TCP和IP协议,所以,大家把互联网的协议简称TCP/IP协议。

通信的时候,双方必须知道对方的标识,好比发邮件必须知道对方的邮件地址。互联网上每个计算机的唯一标识就是IP地址,类似123.123.123.123。如果一台计算机同时接入到两个或更多的网络,比如路由器,它就会有两个或多个IP地址,所以,IP地址对应的实际上是计算机的网络接口,通常是网卡。

IP协议负责把数据从一台计算机通过网络发送到另一台计算机。数据被分割成一小块一小块,然后通过IP包发送出去。由于互联网链路复杂,两台计算机之间经常有多条线路,因此,路由器就负责决定如何把一个IP包转发出去。IP包的特点是按块发送,途径多个路由,但不保证能到达,也不保证顺序到达。

TCP协议则是建立在IP协议之上的。TCP协议负责在两台计算机之间建立可靠连接,保证数据包按顺序到达。TCP协议会通过握手建立连接,然后,对每个IP包编号,确保对方按顺序收到,如果包丢掉了,就自动重发。

许多常用的更高级的协议都是建立在TCP协议基础上的,比如用于浏览器的HTTP协议、发送邮件的SMTP协议等。

一个IP包除了包含要传输的数据外,还包含源IP地址和目标IP地址,源端口和目标端口。

端口有什么作用?在两台计算机通信时,只发IP地址是不够的,因为同一台计算机上跑着多个网络程序。一个IP包来了之后,到底是交给浏览器还是QQ,就需要端口号来区分。每个网络程序都向操作系统申请唯一的端口号,这样,两个进程在两台计算机之间建立网络连接就需要各自的IP地址和各自的端口号。

一个进程也可能同时与多个计算机建立链接,因此它会申请很多端口。

了解了TCP/IP协议的基本概念,IP地址和端口的概念,我们就可以开始进行网络编程了。

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