网络编程
阅读: 15643 评论：1当今的世界是一个互联的世界，绝大多数的计算机和人都在通过网络和他人传递信息、沟通互联。我们在网络上学习、游戏、工作，我们提供各种各样的网络服务，又有很多人使用着各种各样的网络服务。网络改变了世界，而程序员“定义”了网络。我们在代码中实现了网络的通信，让一切变得可能。
那么，这是怎么做到的？要回答这个问题，我们必须简单介绍下TCP/IP协议，当今互联网的基石。
TCP/IP协议是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
然而，TCP/IP协议并不是国际官方组织制定的标准，而是民间组织（一些大型国际厂商、高等院校）自行商定的标准，因为更简便，推广力度更大，而成为了事实上的标准。
那么，国际官方组织制定的标准是什么呢？是OSI七层网络模型！该模型从最顶层的应用层到最底层的物理层，一共有7层，可以通过首字进行简单记忆，也就是“应、表、会、传、网、数、物”。
- 应用层
- 表示层
- 会话层
- 传输层
- 网络层
- 数据链路层
- 物理层
OSI七层网络模型虽然没能成为真正的应用标准，但在网络教学上，对于理解网络协议还是很有帮助的。这七层的作用分别是：
物理层：电缆、光纤、无线等真实的物理介质，整个虚拟网络的真实载体。其内部通过高低电平表示1和0，表现形式为“电压不稳”忽高忽低的电流。通过这种形式，类似101011001001的二进制串就被发送出去，再被其他节点接收。
数据链路层：是直接将类似zip、tar这种压缩包通过物理介质传输过去吗？那么这和搞笑图片中对方扔给你一个榴莲没什么区别。我们只能发送类似101011001001这样的数串。这就需要对原始数据进行编码和解码，必须有一个统一的“编码字典”，也就是编码方式来定义其中的含义。那么由谁来做这个工作呢？网卡！现代网络规定，每台计算机都必须有一块网卡（或虚拟网卡），通过它才能连接网络。同时，每块网卡都必须有一个出厂设置世界唯一的MAC地址，也就是这块网卡的“身份证号”。
网络层：101011001001我们有了，编码方式我们有了，接下来该把数据往哪发呢？世界这么大，如何找到正确的地点？通过MAC地址，确定了每台主机的唯一位置，但我们并不知道如何到达那个位置，也就是不知道去那里的“路”。网络层就是为了解决路的问题。IP协议是网络层事实上的标准协议，它以类似111.111.111.111的方式，将全世界所有的因特网内的主机连在一起，并分别设定IP地址，通过路由的方式，数据包就能知道发往目的地址的正确路径。但这里还有个问题，那就是目标主机内可能同时运行了很多在进行网络通信的程序，那么如何找到正确的对应程序呢？通过端口port！一个IP地址+端口能够唯一确定一个服务程序。
传输层：通过上面三层的努力工作，数据已经送到目标手中，貌似一切ok了？但是目标服务却说“你这数据不合规范不是我想要的”，或者说“哎呀，我还没准备好，你怎么就来了呢？”计算机不是人，没有那么高的智商（至少目前没有），它有它自己规定好的业务逻辑，你必须在正确的时候正确的地点将正确的数据送给它，它才会正确的使用数据！传输层就是负责在两者之间进行传输逻辑控制的协议。典型的代表就是TCP协议的三次握手连接和四次挥手断开逻辑。
应用层、表示层、会话层：通过前面几层的工作，基本都ok了，只剩下数据的利用了。这三层都与应用、具体程序、交互界面等相关，对于用户，其实就是类似QQ、浏览器、迅雷之类的东西，运行的是类似FTP/HTTP/SMTP等应用协议。
网络的发展史是一部”混乱“向”秩序“发展的历史，是一部妥协与斗争的历史，是一部“民间”战胜“政府“的历史，在技术上也有一定的突破（本节内容不会深入讨论网络技术细节，也不会细究某些内容是否依然准确的问题，有兴趣的可以看看专门的网络文献）。国际标准组织推出的OSI七层网络模型，看起来"高富帅"，实则分得太细，比较复杂，有点冗余。而TCP/IP网络模型作为“民间人士”，只设置了四层网络，较为简单和实用，因此被各大国际厂商推广，成为行业事实标准，OSI七层网络模型则被用作学校进行网络基础教育的示范和典型。TCP/IP网络模型四层模型从根本上和OSI七层网络模型是一样的，只是合并了几层，具体如下：
在TCP/IP协议中，其各层之间的通信机制，大致如下图所示：
那么回到Python上来，对于我们程序员来说，在Python进程内实现网络通信，不要从“原始社会”一点点的做起！
应用层是我们的核心业务，没得说全是你的事。那么，网络通信呢？我们有TCP/IP协议，可以拿来用。但是，将Python代码和TCP/IP网络协议连接起来，需要你具备大量、扎实和高水平的网络相关知识，需要你编写大量的网络协议实现相关代码，这些工作对于大多数人来说，不但是困难的，也是耗时费力，还不一定做得好的。这也不符合现代编程理念，因为网络通信是一个非常通用，应用非常广泛的场景，底层内容大家都是一样的，完全可以封装成一个通用的模块，提供调用接口，方便大家使用。socket做的就是这件事！
socket又称“套接字”，应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。白话说，socket就是两个节点为了互相通信，而在各自家里装的一部‘电话’。加入socket后，网络关系如下图所示：
我们的应用程序，不再需要苦逼的去和TCP/IP协议通信了，而是通过socket这个“代理”帮我们完成通信工作，我们只需要简单地向socket发布“命令”，不用考虑底层的网络通信问题。
需要强调的是，socket是一个通用的技术，并不是python专属的，在各个领域都被广泛使用，尤其是Linux中。
为了支持socket网络编程，Python 提供了两个级别访问网络的服务：
低级别的网络服务支持基本的socket模块，它提供了标准的BSD Sockets API，可以访问底层操作系统socket接口的全部方法。
高级别的网络服务模块socketserver，它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。
讲得真好，厉害