python实现网络通信数据传输的示例

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python实现网络通信数据传输

• 前言

• 基础知识学习

• 1、流格式套接字SOCK_STREAM

• 2、数据报格式套接字（SOCK_DGRAM）

• 一、同步异步

• 二、 什么是 socket

• 三、socket套接字的分类

• 四、IP地址、MAC地址、端口地址

• 结束语

前言

我不是通信信息专业的，但是最近接触了一些这方面的知识感觉挺有意思就学习了一下，并将学习结果记录在这里，以便给更多人学习，要是能得到大佬的指点就美滋滋啦！！！

基础知识学习

一、同步异步

• 同步就是整个处理过程顺序执行，当各个过程都执行完毕，并返回结果。是一种线性执行的方式，执行的流程不能跨越。一般用于流程性比较强的程序，比如用户登录，需要对用户验证完成后才能登录系统。
  (发送方发一个，接收方接收一个，是同步的。)

• 异步则是只是发送了调用的指令，调用者无需等待被调用的方法完全执行完毕；而是继续执行下面的流程。是一种并行处理的方式，不必等待一个程序执行完，可以执行其它的任务，比如页面数据加载过程，不需要等所有数据获取后再显示页面。
  (发送方发送数据，接收方有一个缓存区，可以按照自己的规律去接受，当然发送方也可按照自己的规律去发送，两者是异步的)

二、 什么是 socket

• socket的原意是“插座”，在计算机通信领域，socket 被翻译为“套接字”，它是计算机之间进行通信的一种约定或一种方式。通过 socket 这种约定，计算机之间建立网络连接。

• 为了方便理解，我们可以类比插座，我们把插头插到插座上就能从电网获得电力供应，同样，为了与远程计算机进行数据传输，需要连接到因特网，而 socket 就是用来连接到因特网的工具。

• 与 UNIX/Linux 不同的是，Windows 会区分 socket 和文件，Windows 就把 socket 当做一个网络连接来对待，因此需要调用专门针对 socket 而设计的数据传输函数，针对普通文件的输入输出函数就无效了。

三、socket套接字的分类

主要常用两种是流格式套接字（SOCK_STREAM）和数据报格式套接字（SOCK_DGRAM）。

1、流格式套接字SOCK_STREAM

• 有以下几个特征：
  数据在传输过程中不会消失；
  数据是按照顺序传输的；
  数据的发送和接收是异步的。

• 它使用了 TCP 协议（The Transmission Control Protocol，传输控制协议），TCP 协议会控制你的数据按照顺序到达并且没有错误。
  强调高质量。

2、数据报格式套接字（SOCK_DGRAM）

• 计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救的。也就是说，数据错了就错了，无法重传。因为数据报套接字所做的校验工作少，所以在传输效率方面比流格式套接字要高。

• 它有以下特征：
  强调快速传输而非传输顺序；
  传输的数据可能丢失也可能损毁；
  限制每次传输的数据大小；
  数据的发送和接收是同步的。
  数据报套接字也使用 IP 协议作路由，使用 UDP 协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。

• 注意：SOCK_DGRAM 没有想象中的糟糕，不会频繁的丢失数据，数据错误只是小概率事件。

四、IP地址、MAC地址、端口地址

• IP地址：是 Internet Protocol Address 的缩写，译为“网际协议地址”。目前大部分软件使用 IPv4 地址，但 IPv6 也正在被人们接受，尤其是在教育网中，已经大量使用。
  对于IPV4，一个计算机一个ＩＰ地址是不现实的，所以一般是一个局域网一个ＩＰ地址。路由器会根据 IP 地址找到对方的地里位置，路由器有非常高效和智能的算法，很快就会找到目标局域网。

• ＭＡＣ地址：是物理地址，一个局域网地址有多个计算机的ＭＡＣ地址，数据包中除了会附带对方的 IP 地址，还会附带对方的 MAC 地址，当数据包达到局域网以后，路由器/交换机会根据数据包中的 MAC 地址找到对应的计算机

• 端口地址：一台计算机可以同时提供多种网络服务，例如 Web 服务（网站）、FTP 服务（文件传输服务）、SMTP 服务（邮箱服务）等，仅有 IP 地址和 MAC 地址，计算机虽然可以正确接收到数据包，但是却不知道要将数据包交给哪个网络程序来处理，所以通信失败。
  为了区分不同的网络程序，计算机会为每个网络程序分配一个独一无二的端口号（Port Number）。端口（Port）是一个虚拟的、逻辑上的概念。可以将端口理解为一道门，数据通过这道门流入流出，每道门有不同的编号，就是端口号。如下图所示：
  

• 补充：今天刚刚看了下 串口和端口的概念：
  串口是I/O通讯的接口，是硬件范畴，因为使用了串行的信号通讯而简称串口。
  端口（指一般的PC机操作系统中，单片机不算）只是一个16位的数字标识，用来在网络通讯中标识不同的通讯进程，是操作系统定义的，就是说没有操作系统的话也没有端口的概念

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