网络编程 ：一些基本知识

主要针对3w任务用到的UDP协议

0 问题

C/S如何传输信息，什么是UDP、socket，如何用python实现？

首先先明确如何进行网络开发? 什么是 UDP 协议? 用 Python 完成一对最简单的 UDP 服务器/客户端?

1 关于互联网协议

参考：

五个层次

  • 实体层
  • 链接层
    • 以太网(Ethernet)协议
    • 以太网数据包叫做 帧（Frame），包含Head和data
      • Head 包含发送者、接受者、数据类型等信息，长度 18 字节
      • data 长度 46~1500 字节
    • MAC地址：12个16进制数，用来识别设备
    • 广播 broadcasting
  • 网络层
    • 互联网由无数个子网络组成
    • 主机到主机的通信
    • IP协议：IP地址，子网掩码
    • IP数据包：总长度最大 65535 字节，常常分隔成多个以太网数据包
    • ARP协议：由IP地址获取MAC地址
  • 传输层
    • 端口到端口的通信，每个端口对应一个程序
    • Unix系统就把主机+端口，叫做"套接字"（socket）
    • 在数据包中加入端口信息需要新的协议
      • UDP协议：最简单，加一个8字节的端口号信息
      • TCP协议：可以简单理解为，有确认机制的UDP协议
        • 能够确保数据不会遗失
        • 缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源
  • 应用层
    • 规定应用程序的数据格式

data

更多资料：

用户角度的实现

  • 上网设置
    • 四个参数：本机IP，子网掩码，网关IP，DNS IP
    • 静态IP
    • 动态IP：
      • DHCP协议
  • 一个实例：访问网页

2 进一步了解 socket、UDP

2.1 Socket Programming HOWTO

  • this doc only talks about: INET sockets, STREAM socket
  • blocking and non-blocking sockets
  • “client” socket vs. “server” socket
    • a “client” socket: an endpoint of a conversation
    • a “server” socket: more like a switchboard operator
    • The client application uses “client” sockets exclusively; the web server it’s talking to uses both “server” sockets and “client” sockets.

2.2 廖雪峰：TCP 编程，UDP 编程

  • 创建Socket时
    • AF_INET指定使用IPv4协议
    • SOCK_STREAM 指定为TCP协议
    • SOCK_DGRAM 指定为UDP协议
  • 端口号
    • 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
    • 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
  • TCP连接创建的是双向通道
  • 相对TCP，UDP则是面向无连接的协议
  • 使用UDP协议时，不需要建立连接，只需要知道对方的IP地址和端口号，就可以直接发数据包

2.3 结合pydoc 17.2 - socket，熟悉廖雪峰的示例代码

  • bind 方法的参数应该是个元组
    • 敲示例代码时少输了一层括号，结果报错：TypeError: bind() takes exactly one argument (2 given)
  • recvfrom 方法：
    • 参数：bufsize，即 The maximum amount of data to be received at once
      • 超过 bufsize 会怎样？动手试了一下，报错socket.error: [Errno 10040]
    • 返回值：(string, address)。这与sendto方法的参数相同。
  • sendto 方法
  • socket address 的格式：(host, port)
    • host: like 'daring.cwi.nl' or '100.50.200.5'
    • port: an integer

3 A Little More Info from 《python 基础教程》

CH14 网络编程

  • 功能强大的 urllib和urllib2 模块：
    • 通过它们在网络上访问文件，就像访问本地电脑上的文件一样
  • SocketServer 模块：实现更高级的服务器框架需求，如分叉和线程处理
  • Twisted: 事件驱动的python网络框架
    • 可以很好地与GUI工具包协同工作

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