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python 网络编程基础

发布时间 2023-07-03 15:35:07作者: 凡人半睁眼

一、软件开发架构

1、B / S ：

browser 浏览器 --------〉 server

2、C / S：

client 客户端  --------〉 server

二、OSI 七层协议

1、OSI的七层协议

  1. 物理层（Physical Layer）：物理层负责传输比特流（0和1）的物理介质，例如电缆、光纤和无线电频谱。它处理与物理设备之间的电压、电流和光强度等相关的细节。

  2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据存在形式为帧，数据链路层提供了一个可靠的点对点数据传输的通道，通过帧的方式将数据分成更小的单元进行传输。它还负责错误检测、纠正和流控制，以确保数据在物理介质上的正确传输。

  3. 网络层（Network Layer）：数据存在形式为包，网络层负责将数据包从源主机传输到目标主机，处理分组的路由和转发。它使用IP（Internet Protocol）地址来确定数据包的目标位置，并在不同的网络之间进行跨网络的路由选择。

  4. 传输层（Transport Layer）：数据存在形式为段，传输层提供端到端的数据传输服务，确保数据在源和目标之间可靠、顺序地传输。它处理数据的分段、重组、流量控制和错误恢复，同时提供不同的传输协议（如TCP和UDP）供应用程序使用。

  5. 会话层（Session Layer）：会话层管理应用程序之间的通信会话，建立、维护和终止会话连接。它负责会话的同步、对话控制以及数据的检查点和恢复。

  6. 表示层（Presentation Layer）：表示层处理数据的格式转换、加密和解密，以确保不同系统上的应用程序能够正确解释数据。它处理数据的压缩、编码和加密，以及数据格式的转换。

  7. 应用层（Application Layer）：应用层是最高级别的层次，它提供了用户与网络服务之间的接口。应用层包括各种网络应用程序，如电子邮件、文件传输协议（FTP）、域名系统（DNS）等。

这些层次按照从底层到顶层的顺序，共同构成了OSI模型，提供了一个结构化的框架来描述和理解计算机网络通信的不同方面。值得注意的是，实际的网络协议栈可能会结合多个层次的功能，合并成更少的层次，如TCP/IP模型将物理层和数据链路层合并为网络接口层。

2、数据链路层：

该层中的数据称之为是一个数据帧，数据帧有两部分组成：head(报头)+data(真实数据)
head部分：固定18个字节
○ 发送者／源地址，6个字节
○ 接收者／目标地址，6个字节
○ 数据类型，6个字节
data：
最短46字节
# 数据报的具体内容：head长度＋data长度＝最短64字节

该层使用的是以太网协议，以太网协议规定，任何接入互联网的计算机都应该有一个网卡，默认的就叫以太网
Mac地址：每一个网卡都要有一个Mac地址，每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的Mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示
# Mac地址可以确定局域网中唯一一台计算机

三、TCP协议和UDP协议

1、TCP协议

TCP协议也叫可靠协议，流式协议(数据是可以分多次发送的)

2、三次握手

SYN、ACK、seq的含义：

  1. SYN（Synchronize）：SYN是TCP协议中的一个标志位，用于建立连接的初始化阶段。当一个主机（客户端）想要与另一个主机（服务器）建立TCP连接时，它会发送一个带有SYN标志的数据包，表明它想要发起一个连接请求。

  2. seq（Sequence Number）：seq是TCP协议中的一个字段，用于对数据包进行排序和重组。在TCP通信中，每个数据包都会携带一个序列号（seq number），用于标识发送方发送的数据字节的顺序。接收方使用这些序列号来正确地重组数据包，并按正确的顺序交付给应用程序。

  3. ACK（Acknowledgment）：ACK是TCP协议中的一个标志位，用于确认数据包的接收情况。在TCP三次握手的过程中，除了发送SYN标志的数据包之外，还需要使用ACK标志的数据包来确认对方的数据包接收情况。例如，在服务器接收到客户端的SYN数据包后，它会发送一个带有SYN和ACK标志的数据包给客户端，表示服务器接收到了客户端的连接请求，并愿意接受连接。

综上所述，在TCP三次握手过程中，客户端首先发送一个带有SYN标志的数据包给服务器，服务器接收到后会回应一个带有SYN和ACK标志的数据包，最后客户端发送一个带有ACK标志的数据包进行确认。通过这样的交互，建立了双方之间的TCP连接。seq字段用于排序和重组数据包，确保数据的正确传输。ACK字段用于确认数据包的接收情况。

3、使用tcpdump观察三次握手的过程

 tcpdump -i <interface> 'tcp[tcpflags] & (tcp-syn|tcp-ack) != 0'

在给定的tcpdump命令中，tcp[tcpflags] & (tcp-syn|tcp-ack) != 0是过滤表达式的一部分，用于筛选具有特定TCP标志的数据包。

让我们逐个解释这个过滤表达式的含义：

  • tcp[tcpflags]表示TCP头部的标志字段。它将检查每个TCP数据包的标志位。

  • &是位操作符，表示进行位与操作。

  • (tcp-syn|tcp-ack)是一个组合条件，使用位或操作符 | 将两个TCP标志 tcp-syn 和 tcp-ack 结合起来。tcp-syn 表示SYN标志位，tcp-ack 表示ACK标志位。

  • != 0表示不等于零。这个条件确保与组合条件进行位与操作后的结果不为零，即数据包的标志字段中同时设置了 SYN 和 ACK 标志位。

综上所述，tcp[tcpflags] & (tcp-syn|tcp-ack) != 0的过滤表达式会筛选出具有同时设置了 SYN 和 ACK 标志位的TCP数据包，这通常是在TCP三次握手过程中建立连接时使用的数据包。

或

# 在本机同时运行client和server所以命令为
tcpdump -i lo port 5555,

4、四次挥手

5、arp协议（根据IP地址计算出来Mac地址）在数据链路层

　　ARP（Address Resolution Protocol）是一种网络协议，用于将网络层的IP地址解析成物理层的MAC地址。它在局域网中起到了IP地址到MAC地址的映射作用，以便在数据链路层上正确地传输数据。

当一台主机需要与另一台主机通信时，它首先会检查自己的ARP缓存（ARP Cache）中是否已经有了目标主机的MAC地址。如果缓存中存在对应的记录，则直接使用该MAC地址进行通信。如果缓存中没有对应记录，则发送一个ARP请求广播包（ARP Request

Broadcast），该包中包含目标主机的IP地址，询问局域网上的其他主机：“谁知道这个IP地址对应的MAC地址？”局域网上的其他主机收到该请求后，会检查自己的ARP缓存，如果有匹配的记录，就直接发送一个ARP响应包（ARP Reply）回复请求主机，包含自己的

MAC地址。请求主机收到响应包后，将目标主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP缓存中，并使用该MAC地址进行通信。

ARP协议在局域网中起到了重要的作用，它使得主机能够通过IP地址找到目标主机的MAC地址，实现数据包在局域网内的正确传输。

 

6、TCP协议的三次握手为什么可以保证数据安全?是因为建立了双向通道吗?

原因是：TCP协议的反馈机制