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网络编程基础

Nanxu2026/7/17大约 6 分钟

1.网络编程概述

1.1 什么是网络编程

网络编程是用来实现不同计算机上运行的程序间进行数据交互的技术。

说明

  • 不同计算机：我的电脑给你的电脑传数据，这是网络编程
  • 同一台计算机：我的C盘到我的D盘，这不是网络编程（这是文件传输）
  • 运行的程序间：双方程序都必须处于运行状态才能通信

1.2 网络编程三要素

要素作用说明
IP地址找到唯一的设备设备在网络中的唯一标识
端口号找到唯一的程序程序在设备中的唯一标识
协议保证通信安全通信双方都要遵守的传输规则

2.IP地址

2.1 IP地址的概念

IP地址是设备在网络中的唯一标识，用于在网络中找到唯一的设备。

2.2 IPV4 与 IPV6

版本字节数进制示例
IPV44字节十进制192.168.88.100
IPV68字节十六进制2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

IPV4 说明：

  • 每个字节的范围是 0~255
  • 全球IPV4地址总数：256⁴ ≈ 42.9亿个
  • 分配给亚洲的不到8亿个，导致IPV4地址不够用

IPV6 说明：

  • 宣传语：可以让地球上的每一粒沙子都有自己的IP
  • 地址数量极其庞大，解决了IPV4地址不足的问题

2.3 常用 DOS 命令

# Windows 查看IP
ipconfig

# Linux/Mac 查看IP
ifconfig

# 测试网络连接
ping IP地址/域名

# 循环ping（Windows）
ping -t www.baidu.com

# 循环ping（Linux/Mac）
ping -c 100 www.baidu.com

说明

  • 127.0.0.1 代表本机
  • ping 延迟在 50ms 以内，网络比较通畅

2.4 域名解析

域名（如 www.baidu.com）会被域名解析器解析为IP地址，本质底层还是IP访问。

www.baidu.com → 域名解析器 → 110.242.68.66 → 访问百度服务器

3.端口号

3.1 端口号的概念

端口号是程序在设备中的唯一标识，用于区分设备上不同的程序。

比喻

  • 电脑 = 宾馆
  • 程序 = 房间
  • 端口号 = 房间号

3.2 端口号的范围

范围说明
0~1023系统占用，不要使用
1024~65535可以自定义使用

知名端口号：

端口号程序
3306MySQL
1521Oracle
80HTTP
443HTTPS

3.3 端口号的特点

  • 每个程序都有自己的端口号
  • 同一台设备上，端口号不能重复
  • 不同设备上，端口号可以相同

4.协议

4.1 协议的概念

协议是通信双方都要遵守的传输规则，保证数据能够正确传输和解析。

比喻

协议就像语言：

  • 如果我说中文，你也懂中文，我们就能正常交流
  • 如果我说中文，你只懂英文，就会产生误解

4.2 常用协议

协议特点比喻
TCP面向有连接、可靠、安全打电话
UDP面向无连接、不可靠、高效群聊

5.TCP协议

5.1 TCP的特点

特点说明
面向有连接通信前必须先建立连接
可靠采用字节流传输，理论无大小限制
安全数据传输有保障
效率相对较低因为安全，所以效率比UDP低
区分客户端和服务器端客户端永远是客户端，服务器端永远是服务器端

记忆技巧

TCP就像打电话：

  • 面向有连接 → 要先拨号
  • 可靠、安全 → 只有两个人能听到
  • 效率相对较低 → 需要先建立连接才能通话
  • 区分客户端和服务器端 → 谁打电话谁付费

5.2 三次握手（建立连接）

通俗理解：

  • 第一次：客户端问服务器端"约吗"
  • 第二次：服务器端回复"约"
  • 第三次：客户端确认"好"

5.3 四次挥手（断开连接）

为什么是四次？

因为连接是双向的，有四个流需要断开：

  • 方向1：客户端输出流 → 服务器端输入流
  • 方向2：服务器端输出流 → 客户端输入流

每个方向断开需要两次（请求+确认），所以一共需要四次。

通俗理解：

  • 第一次：客户端说"咱俩断了吧"
  • 第二次：服务器端说"好，断了"（方向1断开）
  • 第三次：服务器端说"那咱俩也断了吧"
  • 第四次：客户端说"好，断了"（方向2断开）

5.4 数据传输

建立连接后，数据通过四个流进行传输：

流方向说明
客户端输出流客户端 → 服务器端客户端发送数据
服务器端输入流客户端 → 服务器端服务器端接收数据
服务器端输出流服务器端 → 客户端服务器端发送数据
客户端输入流服务器端 → 客户端客户端接收数据

6.UDP协议

特点说明
面向无连接不需要建立连接
不可靠采用数据包发送，每个包不超过64KB
可能丢包不保证数据一定到达
效率高不需要建立连接，直接发送

比喻

UDP就像群聊：

  • 不需要先建立连接 → 直接在群里发消息
  • 可能丢包 → 有人可能没看到消息
  • 效率高 → 一条消息所有人都能收到

7.TCP vs UDP 对比

对比项TCPUDP
连接方式面向有连接面向无连接
可靠性可靠不可靠
传输方式字节流数据包
数据大小理论无限制每个包不超过64KB
效率相对较低高
安全性安全可能丢包
比喻打电话群聊

8.Socket编程简介

8.1 什么是Socket

网络编程也叫Socket编程，通信双方都拥有自己的Socket对象，数据在两个Socket之间通过字节流或数据包进行传输。

比喻

Socket就像手机：

  • 通信双方都需要手机（Socket对象）
  • 数据通过手机进行传输
  • 虽然是人在交流，但实际上是手机在通信

8.2 创建Socket对象

01.创建socket对象.py
import socket

# 参数1：Address Family，地址簇，IPV4还是IPV6
# 参数2：Socket Type，套接字类型，TCP还是UDP
tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print(tcp_socket)

参数说明：

参数值说明
Address FamilyAF_INETIPV4（默认）
Address FamilyAF_INET6IPV6
Socket TypeSOCK_STREAMTCP（默认）
Socket TypeSOCK_DGRAMUDP

8.3 TCP开发流程

服务器端流程：

  1. 创建Socket对象
  2. 绑定IP和端口号
  3. 设置最大监听数
  4. 等待客户端连接
  5. 收发数据
  6. 关闭连接

客户端流程：

  1. 创建Socket对象
  2. 连接服务器
  3. 收发数据
  4. 关闭连接