0.概述
一些相互连接的、以共享资源为目的的计算机的集合。使用网络能够把多方连接在一起，然后可以进行数据传递。
（1）tcp/ip协议详解
计算机诞生之后，产为了通信，产生了各种各样的通信协议，形成了不同的计算机网络，这些计算机网络虽然可以进行内部通信，但是不同的计算机网络之间却无法进行通信。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。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。
（1）ip地址
IP地址是互联网上每台计算机的唯一标识，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。
IPV4地址实际上是一个32位整数（称为IPv4），以字符串表示的IP地址如192.168.0.1实际上是把32位整数按8位分组后的数字表示（点分10进制），目的是便于阅读。
IPv6地址实际上是一个128位整数，它是目前使用的IPv4的升级版，（采用点分16进制）以字符串表示类似于2001:0db8:85a3:0042:1000:8a2e:0370:7334。
IP分类：
32比特的ip地址被分为两个部分：
————网络号（NetWork ID ， NID）
————主机号（Host ID，HID）
IPv4定义了5类ip地址，分别为A，B，C，D，E类地址。
子网掩码：子网掩码是一个32位的2进制数，其对应网络地址的所有位置都为1，对应于主机地址的所有位置都为0，主要用于识别ip地址中的网络地址和主机地址。
告知路由器，IP地址的前多少位是网络地址，后多少位（剩余位）是主机地址，使路由器正确判断任意IP地址是否是本网段的，从而正确地进行路由。
（2）端口
要将数据发送到对方指定的应用程序上，为了标识这些应用程序，所以给这些网络应用程序都用数字进行标识，为了方便称呼这些数字，则将这些数字称为端口。
知名端口如下（为了通方便，一些端口被固定下来使用）形成了知名端口：
（3）传输协议
tcp协议（电子邮件，web应用）
简介： TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。 特点 1. 面向连接 通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。 双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。 完成数据交换后，双方必须断开此连接，以释放系统资源。 这种连接是一对一的，因此TCP不适用于广播的应用程序，基于广播的应用程序请使用UDP协议。 2.可靠传输 1）TCP采用发送应答机制 TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功 2）超时重传 发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段。 TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。 3）错误校验 TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。 4) 流量控制和阻塞管理 流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下
3.三次握手：
（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，
并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，
ACK是否为 1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
4.四次挥手：
（1）第一次挥手：主机1（可以是客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；
这表示主机1没有数据要发送给主机2了；
（2）第二次挥手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，
我也没有数据要发送了，可以进行关闭连接了；
（3）第三次挥手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入CLOSE_WAIT状态；
（4）第四次挥手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，
主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。
5.补充：
（1）为什么需要三次握手，两次不可以吗？或者四次、五次可以吗？
我们来分析一种特殊情况，假设客户端请求建立连接，发给服务器SYN包等待服务器确认，服务器收到确认后，如果是两次握手，假设服务器给客户端在第二次握手时发送数据，数据从服务器发出，服务器认为连接已经建立，但在发送数据的过程中数据丢失，客户端认为连接没有建立，会进行重传。假设每次发送的数据一直在丢失，客户端一直SYN，服务器就会产生多个无效连接，占用资源，这个时候服务器可能会挂掉。这个现象就是我们听过的“SYN的洪水攻击”。
总结：第三次握手是为了防止：如果客户端迟迟没有收到服务器返回确认报文，这时会放弃连接，重新启动一条连接请求，但问题是：服务器不知道客户端没有收到，所以他会收到两个连接，浪费连接开销。如果每次都是这样，就会浪费多个连接开销。
（2）为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
首先，MSL即Maximum Segment Lifetime，就是最大报文生存时间，是任何报文在网络上的存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。《TCP/IP详解》中是这样描述的：MSL是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。RFC 793中规定MSL为2分钟，实际应用中常用的是30秒、1分钟、2分钟等。
TCP的TIME_WAIT需要等待2MSL，当TCP的一端发起主动关闭，三次挥手完成后发送第四次挥手的ACK包后就进入这个状态，等待2MSL时间主要目的是：防止最后一个ACK包对方没有收到，那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包，主动关闭端接到重发的FIN包后可以再发一个ACK应答包。在TIME_WAIT状态时两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束才可以继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。
（3）client发送完最后一个ack之后，进入time_wait状态，但是他怎么知道server有没有收到这个ack呢？莫非sever也要等待一段时间，如果收到了这个ack就close，
如果没有收到就再发一个fin给client？这么说server最后也有一个time_wait哦？求解答！
因为网络原因，主动关闭的一方发送的这个ACK包很可能延迟，从而触发被动连接一方重传FIN包。极端情况下，这一去一回，就是两倍的MSL时长。
如果主动关闭的一方跳过TIME_WAIT直接进入CLOSED，或者在TIME_WAIT停留的时长不足两倍的MSL，那么当被动关闭的一方早先发出的延迟包到达后，
就可能出现类似下面的问题：1.旧的TCP连接已经不存在了，系统此时只能返回RST包2.新的TCP连接被建立起来了，延迟包可能干扰新的连接，
这就是为什么time_wait需要等待2MSL时长的原因。
（4）为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，
很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，
因此不能一起发送。
udp协议（实时在线聊天，视频协议等等）
特点：
面向无连接：传输数据之前源端和目的端不需要建立连接 每个数据报的大小都限制在64k（8个字节）以内 面向报文的不可靠协议（即发出去的数据不一定会接收到） 传输速率快，效率高
TCP和UDP对比
1.TCP面向连接的可靠协议，而UDP不可靠的协议 2.TCP连接过程可以传输大量数据，而UDP每个报文不超过64 3.TCP传输速度慢，效率低，而UDP传输速度快，效率高
（4）总结
有了ip+端口+通信协议，计算机通信的基础就有了，网络编程就是让指的是让在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，其中ip+端口做通信对象的标识，而通信协议则提供了如何进行通信的具体规定。
1.互联网通信模型
1.网络模型的示意图
2.网络模型的各层的作用：
面向通信的低层：
物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压(电信号)，高电压对应数字1，低电压对应数字0，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接
数据链路层：定义了电信号的分组方式，为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题。
网络层：是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过路径选择算法（路由）将数据包送到目的地。
引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址。（ip协议） 传输层：作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，
使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。（TCP/UDP协议）
面向信息处理的高层：
会话层：主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信（对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。
例如，一个交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。 表示层：处理流经结点的数据编码的表示方式问题，以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据
表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。 应用层：OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。
2.网络编程（SCOKET编程）
（1）SOCKET定义
socket(简称 套接字) ，是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的例如我们每天浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等。
（2）SCOKET的创建
利用python的内置模块就可以完成该功能： import socket socket.socket(AddressFamily, Type) 类 socket.socket 创建一个 socket，该类实例化时需要两个参数，返回socket 对象： 参数一：AddressFamily(地址簇) socket.AF_INET IPv4（默认） socket.AF_INET6 IPv6 socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信 参数二：Type(类型) socket.SOCK_STREAM 流式socket , for TCP （默认）
socket.SOCK_DGRAM 数据报式socket , for UDP 实际应用： （1）创建TCP连接： import socket # 创建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（省略）... # 不用的时候，关闭套接字 s.close()
（2）创建UDP连接： import socket # 创建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（省略）... # 不用的时候，关闭套接字 s.close()
（3）SOCKET内置方法
函数 描述
服务器端套接字
s.bind() 绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen() 开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept() 被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共用途的套接字函数
s.recv() 接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send() 发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall() 完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvfrom() 接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto() 发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close() 关闭套接字
s.getpeername() 返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname() 返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value) 设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen]) 返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout) 设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout() 返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno() 返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag) 如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile() 创建一个与该套接字相关连的文件
（2）SOCKET的应用:
聊天室实现 import socket # 聊天器主要功能 # 1、发送消息 # 2、接收消息 # 3、退出消息 def send_msg(udp_socket): """发送消息的方法""" # 1、输入接收方的ip地址 ipaddr = input("请输入接收方地址: ") if len(ipaddr) == 0: ipaddr = "192.168.31.163" print("默认设置为：%s" % ipaddr) # 2、输入接收方的端口 port = input("请输入接收方端口号: ") if len(port) == 0: port = "6666" print("默认设置为：%s" % port) # 3、要求输入要发送的内容 content = input("请输入要发送的内容: ") # 4、发送数据 udp_socket.sendto(content.encode(), (ipaddr, int(port))) def recv_msg(udp_socket): # 1、接收数据 recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) # 2、把接收到的数据解码并且显示出来 re_text = recv_data[0].decode() print("接收到消息为：%s" % re_text) ip_port = recv_data[1] # 3、打印显示发送方的IP和端口信息 print(ip_port) if __name__ == '__main__': # 创建套接字 udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 绑定端口为 6666 udp_socket.bind(("", 6666)) while True: # 给出提示，显示聊天器的主要功能 print("*************************") print("**** 1.发送消息 ****") print("**** 2.接收消息 ****") print("**** 3.退出系统 ****") print("*************************") # 1、提示用户选择功能 num = int(input("请选择功能: ")) # 2、判断用户选择 # 如果选择1,调用发送消息的函数 if num == 1: # print("您选择了发送消息") send_msg(udp_socket) # 如果选择2,调用接收消息的函数 elif num == 2: # print("您 recv_msg(udp_socket) # 如果选择3,退出程序执行 else: print("程序正在退出...") break print("程序已退出！～") # 关闭套接字 udp_socket.close()
参考博客：TCP/IP各层详解