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网络协议

网络的通信方式

需要安装的组件和需要导入的包模块

安装的组件

导入包模块

如何创建客户端

如何创建服务端

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网络协议

IPV4：是互联网协议的第四版，也是目前广泛使用的网络协议。它使用32位地址格式，理论上可以提供约43亿个唯一的IP地址。

IPv4地址通常以点分十进制格式表示，例如192.168.1.1。这种协议在互联网的早期发展中起到了关键作用，但由于地址资源有限，随着互联网的快速发展，IPv4地址逐渐耗尽。所以为了解决这种情况，所以推出了IPV6

IPV6：是IPv4的下一代协议，旨在解决IPv4地址不足的问题。IPv6使用128位地址格式，能够提供几乎无限的地址空间。

IPv6地址通常以冒号分隔的十六进制格式表示，例2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。除了地址数量的巨大优势，IPv6还提供了更好的安全性、更高效的路由机制以及对多播和任播的支持。

网络的通信方式

异步通信

异步通信是一种数据传输方式，发送方和接收方的时钟是独立的，它们之间没有严格的同步关系。在这种通信方式中，数据通常以字符为单位传输，每个字符之间有明确的起始位和停止位来标识数据的开始和结束。异步通信的优点是简单灵活，适用于低速通信场景，例如串行端口通信。然而，由于没有严格的时钟同步，数据传输效率相对较低，且容易受到噪声干扰。

同步通信

同步通信则要求发送方和接收方的时钟严格同步。数据以数据块（如帧）的形式传输，每个数据块的开始和结束由同步信号标识。同步通信的优点是数据传输效率高，适合高速通信场景，例如以太网通信。然而，同步通信需要精确的时钟同步机制，对硬件要求较高，且对噪声更为敏感。

三次握手

三次握手是TCP协议建立连接的过程。它确保了双方在通信之前已经准备好，并且能够正确接收和发送数据。三次握手的过程如下：

1. SYN（同步序列号）：客户端向服务器发送一个SYN包，请求建立连接，并随机生成一个初始序列号X。

2. SYN-ACK（同步序列号确认）：服务器收到SYN包后，回复一个SYN-ACK包，确认客户端的请求，并随机生成自己的初始序列号Y，同时将客户端的序列号X加1后返回。

3. ACK（确认）：客户端收到SYN-ACK包后，发送一个ACK包，确认服务器的序列号Y，并将序列号Y加1后返回。此时，连接建立完成。

四次握手

四次握手是TCP协议关闭连接的过程。它确保了双方在关闭连接之前已经完成所有数据的传输。四次握手的过程如下：

1. FIN（结束）：客户端向服务器发送一个FIN包，表示客户端已经完成数据发送。

2. ACK（确认）：服务器收到FIN包后，回复一个ACK包，确认客户端的结束请求。

3. FIN（结束）：服务器在完成自己的数据发送后，也向客户端发送一个FIN包，表示服务器也已经完成数据发送。

4. ACK（确认）：客户端收到服务器的FIN包后，回复一个ACK包，确认服务器的结束请求。此时，连接关闭。

需要安装的组件和需要导入的包模块

安装的组件

在进行网络编程时，通常需要安装以下组件：

• 操作系统支持的网络协议栈：例如TCP/IP协议栈，这是操作系统自带的，用于支持网络通信。

• 编程语言的运行环境：例如Python的Python解释器、Java的JDK等。

• 网络开发工具：例如Wireshark（用于抓包分析）、Postman（用于测试HTTP请求）等。

导入包模块

在Python中，进行网络编程通常需要导入以下模块：

• socket模块：用于创建和管理网络套接字。

• select模块：用于实现I/O多路复用。

• threading模块：用于实现多线程编程，提高程序的并发能力。

• asyncio模块：用于实现异步编程，提高程序的效率。

如何创建客户端

import socket# 创建socket对象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 连接到服务器
server_address = ('127.0.0.1', 8080)
client_socket.connect(server_address)try:# 向服务器发送数据message = 'Hello, Server!'client_socket.sendall(message.encode('utf-8'))# 接收服务器响应response = client_socket.recv(1024)print(f"Received: {response.decode('utf-8')}")finally:# 关闭连接client_socket.close()

如何创建服务端

import socket# 创建socket对象
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 绑定地址和端口
server_address = ('127.0.0.1', 8080)
server_socket.bind(server_address)# 开始监听
server_socket.listen(5)
print("Server is listening on port 8080...")try:while True:# 接受客户端连接client_socket, client_address = server_socket.accept()print(f"Connection from {client_address}")try:# 接收客户端数据data = client_socket.recv(1024)if data:print(f"Received: {data.decode('utf-8')}")# 向客户端发送响应response = "Hello, Client!"client_socket.sendall(response.encode('utf-8'))finally:# 关闭客户端连接client_socket.close()
finally:# 关闭服务器socketserver_socket.close()

注：单独创建服务端是可以直接运行的，但单独创建客户端可以编译，但是无法运行，因为没有开启对服务器的请求处于本地状态，无法进行数据消息交互传递