您是否想知道您的設(shè)備是如何通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接？或者企業(yè)如何跨地區(qū)無(wú)縫共享信息？所有這一切都是使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為業(yè)務(wù)策略的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它允許我們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中的不同應(yīng)用程序和設(shè)備之間建立通信、協(xié)作和共享資源?，F(xiàn)在，由于網(wǎng)絡(luò)與軟件應(yīng)用程序以及各種其他技術(shù)的集成，您只需單擊一下即可與朋友或任何人聯(lián)系或共享內(nèi)容。在 Python 中，網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)基本概念，它支持設(shè)備與外部資源之間的交互。 Python 包含許多支持網(wǎng)絡(luò)功能的內(nèi)置模塊，例如用于一般網(wǎng)絡(luò)的“socket”和用于 HTTP 通信的“requests”。
因此，在本文中，我們將通過(guò)實(shí)際示例討論 Python 中的網(wǎng)絡(luò)從基本概念到高級(jí)概念。

網(wǎng)絡(luò)概念簡(jiǎn)介

1. 網(wǎng)絡(luò)及其在分布式系統(tǒng)中的意義

網(wǎng)絡(luò)涉及通過(guò)有線電纜或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接多臺(tái)計(jì)算機(jī)和設(shè)備，以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)和共享資源。它允許多個(gè)設(shè)備之間的通信。眾所周知，分布式系統(tǒng)是指大量客戶端、硬件設(shè)備和進(jìn)程相互連接以共享資源和通信的系統(tǒng)。因此，網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)具有顯著的互連性。它們提供促進(jìn)存儲(chǔ)、資源共享和電子通信的基礎(chǔ)設(shè)施，以提高系統(tǒng)的效率和生產(chǎn)力。

2. 關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)概念

我們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫囊恍╆P(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)概念如下：

2.1。 IP 地址

IP 地址在網(wǎng)絡(luò)上唯一標(biāo)識(shí)您的設(shè)備。如果您有連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，它必須有一個(gè) IP 地址。 IP 代表互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。它是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計(jì)算機(jī)或設(shè)備的唯一編號(hào)或標(biāo)識(shí)符。每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)唯一的編號(hào)，使其與網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備不同。例如：

IPv4: 32-bit address: 192.168.1.1 
IPv6: 128-bit address: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 

注意：

IP 地址是由句點(diǎn)分隔的唯一數(shù)字字符串，用于標(biāo)識(shí)每臺(tái)使用 Internet 協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)。

2.2。港口

端口是網(wǎng)絡(luò)中使用的數(shù)字標(biāo)識(shí)符，用于指定設(shè)備上的特定服務(wù)或進(jìn)程。與標(biāo)識(shí)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上的位置的 IP 地址相比，端口允許多個(gè)服務(wù)在同一設(shè)備上同時(shí)運(yùn)行。它確保數(shù)據(jù)被定向到正確的應(yīng)用程序或進(jìn)程。這些端口的范圍從0到65535，為特定協(xié)議保留了一定的規(guī)模。例如：

IPv4: 32-bit address: 192.168.1.1 
IPv6: 128-bit address: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 

2.3。協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通信的一組過(guò)程和實(shí)踐。它定義了數(shù)據(jù)的格式化、傳輸和接收方式。示例包括 HTTP、FTP、SMTP 和 DNS。協(xié)議可以在 OSI 模型中的各個(gè)層運(yùn)行，例如應(yīng)用層 (HTTP)、傳輸層 (TCP) 和網(wǎng)絡(luò)層 (IP)。

2.4。插座

套接字是用于跨多個(gè)設(shè)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)。它涉及 IP 地址和端口號(hào) 的配對(duì)。套接字有兩種主要類(lèi)型：用于 TCP 連接的 SOCK_STREAM（面向連接）和用于 UDP 連接的 SOCK_DGRAM（無(wú)連接）。套接字可以實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如網(wǎng)絡(luò)和電子郵件服務(wù)器。

3. OSI 模型和 TCP/IP 堆棧

定義了某些模型，告訴我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接我們的設(shè)備或計(jì)算機(jī)，以便它們可以相互交互和通信。定義網(wǎng)絡(luò)有兩種主要模型。 OSI 模型或 TCP/IP 堆棧。讓我們簡(jiǎn)要概述一下它們：

3.1。 TCP/IP 堆棧

TCP/IP 堆棧是一套通信協(xié)議，用于互連互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸和通信。它是一組關(guān)于計(jì)算機(jī)如何交互以及如何設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)的過(guò)程。為了理解功能，分為五層。每層都有其工作，即應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 TCP/IP 堆棧提供了現(xiàn)實(shí)世界中網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)，而 OSI 模型則提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的理論理解。此外，傳輸層提供可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)施，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層確保數(shù)據(jù)包的正確IP地址和路由等。

3.2。 OSI模型

與 TCP/IP 類(lèi)似，OSI 模型也用于設(shè)計(jì)跨多個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。它是一個(gè)概念框架，由一組用于理解和實(shí)現(xiàn)七個(gè)不同層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的過(guò)程組成。它與 TCP/IP 共享同一層，但有一個(gè)附加層。其中包括：應(yīng)用程序、表示、會(huì)話、傳輸、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)鏈路和物理層。具體來(lái)說(shuō)，OSI 和 TCP/IP 之間的主要區(qū)別在于 TCP/IP 應(yīng)用層中模制的兩個(gè)附加層。

套接字編程基礎(chǔ)

1. Socket 編程作為 Python 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)涉及兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備的連接，以便在它們內(nèi)部進(jìn)行通信。在Python中，套接字編程是一種基本且核心的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建機(jī)制。對(duì)于socket編程，我們需要導(dǎo)入socket模塊。使用套接字模塊，開(kāi)發(fā)人員可以生成、配置和管理用于 TCP 和 UDP 通信的套接字。該模塊有許多創(chuàng)建套接字并幫助它們相互關(guān)聯(lián)所需的內(nèi)置方法。使用的一些重要方法是socket.socket，它用于創(chuàng)建套接字。該套接字在客戶端和服務(wù)器端均使用。此外，為了接受通信，我們使用socket.accept方法。

注意

TCP代表傳輸控制協(xié)議，它是一種面向連接的協(xié)議，確保可靠的數(shù)據(jù)傳輸。 UDP 是一種用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，一種無(wú)連接協(xié)議，優(yōu)先考慮速度而不是可靠性。

2. 套接字作為機(jī)器之間通信的端點(diǎn)

套接字是用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)。默認(rèn)情況下，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)套接字，每個(gè)通信設(shè)備一個(gè)。這些套接字結(jié)合了 IP 地址和端口號(hào)。此外，根據(jù)所使用的端口號(hào)，單個(gè)設(shè)備可以有 N 個(gè)套接字。不同類(lèi)型的協(xié)議可使用不同的端口；例如，HTTP 使用端口 80。通過(guò)這種端點(diǎn)機(jī)制，開(kāi)發(fā)者可以保證各種組網(wǎng)場(chǎng)景下數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠交換。

3. 示例：創(chuàng)建和使用套接字進(jìn)行基本網(wǎng)絡(luò)通信

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了套接字編程是什么，因?yàn)樗?Python 編程的基礎(chǔ)，讓我們轉(zhuǎn)到代碼編輯器，看看如何創(chuàng)建它。我們必須為客戶端和服務(wù)器端創(chuàng)建兩個(gè)不同的文件來(lái)建立連接。

server.py

IPv4: 32-bit address: 192.168.1.1 
IPv6: 128-bit address: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 

client.py

HTTP uses port 80  
HTTPS uses port 443

使用 TCP/IP

1. 傳輸控制協(xié)議（TCP）及其在通信中的作用

TCP，也稱為傳輸控制協(xié)議，是 TCP/IP 模型中的傳輸層協(xié)議。它由一組決定如何通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)的協(xié)議和過(guò)程組成。通常，當(dāng)數(shù)據(jù)作為文件發(fā)送時(shí)，它們會(huì)被分解為單獨(dú)的數(shù)據(jù)包。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)目的地時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)包都有一個(gè)唯一的編號(hào)。我們可以用它組裝它們。此外，如果某些數(shù)據(jù)包丟失，TCP 會(huì)確保重新發(fā)送它們。這就是為什么我們稱 TCP 為可靠的通信協(xié)議，因?yàn)樗ㄟ^(guò)握手過(guò)程建立通信，確認(rèn)接收到的數(shù)據(jù)，并通過(guò)維護(hù)數(shù)據(jù)包的正確順序并確保數(shù)據(jù)完整性和傳輸來(lái)重新傳輸丟失的數(shù)據(jù)包。

2.示例：在 Python 中創(chuàng)建 TCP 客戶端和服務(wù)器應(yīng)用程序

服務(wù)器是等待客戶端請(qǐng)求的軟件，客戶端向服務(wù)器請(qǐng)求資源。套接字編程主要是針對(duì)客戶端-服務(wù)器架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這里，我們討論創(chuàng)建客戶端和服務(wù)器的示例，其中客戶端發(fā)送消息，服務(wù)器響應(yīng)該消息，并使用 TCP 套接字模塊對(duì)該請(qǐng)求給出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。讓我們?cè)O(shè)計(jì)客戶端和服務(wù)器模型。

server.py

IPv4: 32-bit address: 192.168.1.1 
IPv6: 128-bit address: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 

client.py

HTTP uses port 80  
HTTPS uses port 443

3.使用 TCP 套接字構(gòu)建簡(jiǎn)單的聊天應(yīng)用程序

讓我們使用 TCP 套接字在 Python 中創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的聊天應(yīng)用程序，其中服務(wù)器偵聽(tīng)傳入的命令，客戶端連接到該服務(wù)器以發(fā)送和接收消息。我們將使用 Python 內(nèi)置模塊（即套接字）構(gòu)建聊天室。因此，我們需要分別為客戶端和服務(wù)器端編寫(xiě)代碼：

server.py

import socket #Import library

#Create a socket object and then define two arguments first one specifies the IP address
#and second indicate the use of a TCP socket.
soc = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#Prepare to receive connections by binding it to the IP address and port
soc.bind((socket.gethostname(), 1042))
#Listen to the connection
soc.listen(5)

while True:
     #Set client socket and address and make a connection
     clt, addr = soc.accept() 
     print(f"Connection Established to address {addr}")
     msg = "Message Received and the message is ->"
     clt.send(bytes(msg + "Socket Programming in Python", "utf-8"))

client.py

import socket #Importing the module

#Create a socket object and then define two arguments first one specifies the IP address
#and second for indicating the use of a TCP socket.
soc = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#Set the connection with the port number and hostname
soc.connect((socket.gethostname(), 1042))
#Set the bytes of the message how much you want to receive
msg = soc.recv(100)
print(msg.decode("utf-8"))

總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)科學(xué)和編程中的一個(gè)重要概念。它可以解決大多數(shù)人類(lèi)問(wèn)題，無(wú)論您是在辦公室工作還是與團(tuán)隊(duì)共享文件?；蛘?，聯(lián)系來(lái)自其他國(guó)家的親戚?？傊覀儗?zhuān)注于使用 Python 來(lái)扎實(shí)介紹網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。我們學(xué)習(xí)了網(wǎng)絡(luò)控制和模型、客戶端和服務(wù)器架構(gòu)的基本主題，以及使用套接字庫(kù)的實(shí)際示例。該庫(kù)確保為分布式系統(tǒng)建立安全可靠的網(wǎng)絡(luò)。不斷嘗試并鞏固這些技能，以進(jìn)一步提高您的網(wǎng)絡(luò)編程熟練程度。希望本指南對(duì)您有所幫助。感謝您的閱讀?？鞓?lè)編碼！

參考

Python 中的網(wǎng)絡(luò)

套接字庫(kù)

以上是高級(jí) Python 概念 - 使用 Python 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！