TCP/IP(一)

IP协议

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

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。

TCP编程

Socket是网络编程的一个抽象概念。通常我们用一个Socket表示“打开了一个网络链接”,而打开一个Socket需要知道目标计算机的IP地址和端口号,再指定协议类型即可。

客户端

大多数连接都是可靠的TCP连接。创建TCP连接时,主动发起连接的叫客户端,被动响应连接的叫服务器。 创建一个基于TCP连接的Socket:

# 导入socket库:
import socket
# 创建一个socket:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))  

创建Socket时,AF_INET指定使用IPv4协议,如果要用更先进的IPv6,就指定为AF_INET6。SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议,这样,一个Socket对象就创建成功,但是还没有建立连接。 客户端要主动发起TCP连接,必须知道服务器的IP地址和端口号。新浪网站的IP地址可以用域名www.sina.com.cn自动转换到IP地址,但是怎么知道新浪服务器的端口号呢?

答案是作为服务器,提供什么样的服务,端口号就必须固定下来。由于我们想要访问网页,因此新浪提供网页服务的服务器必须把端口号固定在80端口,因为80端口是Web服务的标准端口。其他服务都有对应的标准端口号,例如SMTP服务是25端口,FTP服务是21端口,等等。端口号小于1024的是Internet标准服务的端口,端口号大于1024的,可以任意使用。

接新浪服务器的代码如下: s.connect(('www.sina.com.cn', 80)) 注意参数是一个tuple,包含地址和端口号。

建立TCP连接后,我们就可以向新浪服务器发送请求,要求返回首页的内容: 发送数据: s.send(‘GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n’) TCP连接创建的是双向通道,双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发,怎么协调,要根据具体的协议来决定。例如,HTTP协议规定客户端必须先发请求给服务器,服务器收到后才发数据给客户端。

发送的文本格式必须符合HTTP标准,如果格式没问题,接下来就可以接收新浪服务器返回的数据了:

# 接收数据:
buffer = []
while True:
    # 每次最多接收1k字节:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buffer.append(d)
    else:
        break
data = ''.join(buffer)

接收数据时,调用recv(max)方法,一次最多接收指定的字节数,因此,在一个while循环中反复接收,直到recv()返回空数据,表示接收完毕,退出循环。 当我们接收完数据后,调用close()方法关闭Socket,这样,一次完整的网络通信就结束了: 关闭连接: s.close() 接收到的数据包括HTTP头和网页本身,我们只需要把HTTP头和网页分离一下,把HTTP头打印出来,网页内容保存到文件:

header, html = data.split('\r\n\r\n', 1)
print header
# 把接收的数据写入文件:
with open('sina.html', 'wb') as f:
    f.write(html)

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