1. 为什么要学习socket?
socket就是网络通信的工具，任何一门语言都有socket，他不是任何一个语言的专有名词，而是大家通过自己的程序与其他电脑进行网络通信的时候都用它。
2. 客户端,服务架构
客户端英文名称：Client(使用服务端的服务)，服务端英文名称：Server(一直运行着，等待服务别人，不能有一天访问百度，百度页面打不开，不行吧。)，下面所说的C\S架构就是说的Client\Server架构。
a.硬件C\S架构：打印机。
b.软件C\S架构:
B\S架构:浏览器(browser)\服务端>>>统一接口
3. 网路通讯的整个流程
电脑插网线的地方就做网卡，网卡提供了网络的接口，这是硬件上面的，大家都是到网口是吧，我怎么找到电脑的网卡呢，有人说用IP地址，IP地址并不是，而是全球唯一的mac地址，专门给网络设备设定的，是出厂的时候就给定好的，一个设备的mac地址号码是全球唯一的。 head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址。 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（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）
查看mac地址的方法：windows下在cmd窗口输入ipconfig -all指令：下面显示的这个物理地址就是mac地址。
例. 浏览器访问京东网站
流程描述：
第一步：打开浏览器，想要请求访问京东，在地址栏输入了网址：www.jd.com。（www.jd.com是域名就是一个IP地址的名称，IP地址不好记，所有有了域名。）
第二步：先将请求信息发给了交换机，然后交给了路由器，路由发给DNS服务器，通过DNS协议去找我们要访问的京东的IP地址：
第三步：查到的京东服务器对应的IP地址之后，路由器通过路由协议找到一个路由转发的最优路径，将你的请求信息还送给这个IP地址的京东的路由器
第四步：京东的路由器发给了京东网站的服务器上
第五步：京东网站服务器按照来的时候的路径，在返回给你他自己的网站
第六步：当你打开浏览器的时候，你的电脑给你的浏览器这个运行起来的程序给了一个编号，叫做端口号，当你的电脑收到京东发送过来的消息的时候，你的电脑通过端口号找到你的浏览器，你的浏览器拿到了京东的网站信息，然后将网站呈现在了自己的浏览器上
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整个过程涉及到知识点:
arp协议 ——查询IP地址和MAC地址的对应关系
地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。
主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址。
收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。
地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存；由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。
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内网和外网：
真正局域网与广域网的分别是通过IP地址来实现的。
任何一台电脑要上网，都必须在网络上有一个唯一的IP地址。在局域网内，这个IP地址是唯一的。但是在另外一个局域网，这个IP地址仍然能够使用。
网络A里有一台IP地址为192.168.1.231的客户端，网络B里也可以有一台同样IP的电脑。那么。我们就说这2台机器分别在2个局域网里。但是在广域网内，所有的IP地址都是唯一的。山西电信的DNS服务器IP地址是61.134.1.4.那么，这个地址在全世界都是唯一的，不可重复的。这就是广域网和局域网的区别。
如果只有内网的ip地址你是不能上网的，你上网肯定要通过一个外网地址，这个外网地址又称为公网地址，这个公网地址是全球唯一的，他在你的对外出口的路由器上，也就是你的外网网关地址。
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DNS服务器
当我们请求https:\\www.JD.com的时候，首先电脑会在本地的DNS缓存中找是否有这个DNS缓存（DNS（Domain Name Server，域名服务器）是进行域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)转换的服务器。DNS中保存了一张域名(domain name)和与之相对应的IP地址 (IP address)的表，以解析消息的域名。 域名是Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的电子方位（有时也指地理位置）。域名是由一串用点分隔的名字组成的，通常包含组织名，而且始终包括两到三个字母的后缀，以指明组织的类型或该域所在的国家或地区。 DNS是计算机域名系统 (Domain Name System 或Domain Name Service) 的缩写，它是由域名解析器和域名服务器组成的。域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器。其中域名必须对应一个IP地址，一个IP地址可以有多个域名，而IP地址不一定有域名。域名系统采用类似目录树的等级结构。域名服务器通常为客户机/服务器模式中的服务器方，它主要有两种形式：主服务器和转发服务器。将域名映射为IP地址的过程就称为“域名解析”。）本地的DNS缓存是在我们访问过一个网站之后，例如京东，那么本地会保存一个京东域名和京东服务器IP地址的映射关系，将来再次请求的时候，就不用再到外部的DNS上查询这个域名对应的IP地址了，提高了效率，如果是第一次请求，请看上面的DNS查询过程
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路由器:
路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。 路由器是互联网络的枢纽，"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以说两者实现各自功能的方式是不同的。
路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。
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网关:
我们经常说的网关是指的传输网关，简称网关，我们主要就看它，网关在路由器这里，当请求信息发送到了网关这里的时候，我们先到路由表里面看看有没有这个请求的目标地址的IP，如果没有说明不是我们自己网络内部的IP地址，需要路由转发出去，到internet网络中，但是网络这么大，怎么办，那么通过网关计算出一个最佳的传输路径去找到对应的目标网关地址，在路由转发的过程中(当请求被路由B接收到了之后，路由B打开之后发现不是找自己的，就会把请求信息包继续转发)然后传输到这个网关地址的路由器上，目标网关路由器上设置了一些IP地址+端口和各个服务器上的映射关系，即便是所有的交换机都接收到了这个请求，但是还是能够找到对应的服务器。在通过交换机发送到对应的服务器上
那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为 “192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上， TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。
端口+IP能够确定一台电脑上的某一个应用程序~~
子网掩码:
所谓”子网掩码”，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。
知道”子网掩码”，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。
比如，已知IP地址172.16.10.1和172.16.10.2的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？两者与子网掩码分别进行AND运算，
172.16.10.1：10101100.00010000.00001010.000000001
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
172.16.10.2：10101100.00010000.00001010.000000010
255255.255.255.0:11111111.11111111.11111111.00000000
AND运算得网络地址结果：10101100.00010000.00001010.000000001->172.16.10.0
结果都是172.16.10.0，因此它们在同一个子网络。View Code
总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。
4. socket的一个列子
import socket
#创建一个socket对象
server = socket.socket() #相当于创建了一部电话
ip_port = ('192.168.111.1',8001) #创建一个电话卡
server.bind(ip_port) #插上电话卡
server.listen(5) #监听着电话，我能监听5个，接到一个电话之后，后面还能有四个人给我打电话，但是后面这四个人都要排队等着，等着我第一个电话挂掉，再来第6个的时候，第六个人的手机会报错
print('11111')
#等着别人给我打电话，打来电话的时候，我就拿到了和对方的这个连线通道conn和对方的电话号码addr
conn,addr = server.accept() #阻塞住,一直等到有人连接我，连接之后得到一个元祖，里面是连线通道conn和对方的地址(ip+端口)
print('22222')
print(conn)
print('>>>>>>>>>',addr)
while True:
from_client_data = conn.recv(1024) #服务端必须通过两者之间的连接通道来收消息
from_client_data = from_client_data.decode('utf-8')
print(from_client_data)
if from_client_data == 'bye':
break
server_input = input('明威说>>>>：')
conn.send(server_input.encode('utf-8'))
if server_input == 'bye':
break
conn.close() #挂电话
server.close() #关手机
test_server.py#_*_coding:utf-8_*_
import socket
import time
client = socket.socket()
server_ip_port = ('192.168.111.1',8001)
client.connect(server_ip_port)
while True:
client_input = input('小文说>>>>：')
client.send(client_input.encode('utf-8')) #给服务端发送消息
if client_input == 'bye':
break
from_server_data = client.recv(1024)
print('来自服务端的消息：',from_server_data.decode('utf-8'))
if from_server_data.decode('utf-8') == 'bye':
break
client.close() #客户端挂电话
test_client.py注意：先运行server，然后再运行client，然后你会发现client这个文件再输出台的地方让你输入内容，你输入一个内容然后回车，你会发现server那边的控制台就输出了以client发送的内容
5.关于tcp/udp 协议
用于应用程序之间的通信。如果说ip地址和mac地址帮我们确定唯一的一台机器，那么我们怎么找到一台机器上的一个软件呢？
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端口的概念:
我们知道，一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等，这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。
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tcp的概念:
当应用程序希望通过 TCP 与另一个应用程序通信时，它会发送一个通信请求。这个请求必须被送到一个确切的地址。在双方“握手”之后，TCP 将在两个应用程序之间建立一个全双工 (full-duplex) 的通信。
这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。
建立连接需要三次握手
TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYN+ACK[1]，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接。[1]
TCP三次握手的过程如下：
客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。
客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。
三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。
tcp的三次握手三次握手
段开连接需要四次挥手
建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。
(1) 某个应用进程首先调用close，称该端执行“主动关闭”（active close）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。
(2) 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”（passive close），这个FIN由TCP确认。
注意：FIN的接收也作为一个文件结束符（end-of-file）传递给接收端应用进程，放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后，因为，FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。
(3) 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。
(4) 接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。[1]
既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK，因此通常需要4个分节。
注意：
(1) “通常”是指，某些情况下，步骤1的FIN随数据一起发送，另外，步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端，有可能被合并成一个分节。[2]
(2) 在步骤2与步骤3之间，从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的，这称为“半关闭”（half-close）。
(3) 当一个Unix进程无论自愿地（调用exit或从main函数返回）还是非自愿地（收到一个终止本进程的信号）终止时，所有打开的描述符都被关闭，这也导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。
无论是客户还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是，客户执行主动关闭，但是某些协议，例如，HTTP/1.0却由服务器执行主动关闭。[2]
tcp的四次挥手四次挥手
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udp协议:
当应用程序希望通过UDP与一个应用程序通信时，传输数据之前源端和终端不建立连接。
当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。
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关于udp和tcp的对比:
TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。
UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快tcp/udp对比
现在Internet上流行的协议是TCP/IP协议，该协议中对低于1024的端口都有确切的定义，他们对应着Internet上一些常见的服务。这些常见的服务可以分为使用TCP端口（面向连接）和使用UDP端口（面向无连接）两种。
说到TCP和UDP,首先要明白“连接”和“无连接”的含义，他们的关系可以用一个形象地比喻来说明，就是打电话和写信。两个人如果要通话，首先要建立连接——即打电话时的拨号，等待响应后——即接听电话后，才能相互传递信息，最后还要断开连接——即挂电话。写信就比较简单了，填写好收信人的地址后将信投入邮筒，收信人就可以收到了。从这个分析可以看出，建立连接可以在需要痛心地双方建立一个传递信息的通道，在发送方发送请求连接信息接收方响应后，由于是在接受方响应后才开始传递信息，而且是在一个通道中传送，因此接受方能比较完整地收到发送方发出的信息，即信息传递的可靠性比较高。但也正因为需要建立连接，使资源开销加大（在建立连接前必须等待接受方响应，传输信息过程中必须确认信息是否传到及断开连接时发出相应的信号等），独占一个通道，在断开连接钱不能建立另一个连接，即两人在通话过程中第三方不能打入电话。而无连接是一开始就发送信息（严格说来，这是没有开始、结束的），只是一次性的传递，是先不需要接受方的响应，因而在一定程度上也无法保证信息传递的可靠性了，就像写信一样，我们只是将信寄出去，却不能保证收信人一定可以收到。
TCP是面向连接的，有比较高的可靠性， 一些要求比较高的服务一般使用这个协议，如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、POP3等。
而UDP是面向无连接的，使用这个协议的常见服务有DNS、SNMP、QQ等。对于QQ必须另外说明一下，QQ2003以前是只使用UDP协议的，其服务器使用8000端口，侦听是否有信息传来，客户端使用4000端口，向外发送信息（这也就不难理解在一般的显IP的QQ版本中显示好友的IP地址信息中端口常为4000或其后续端口的原因了），即QQ程序既接受服务又提供服务，在以后的QQ版本中也支持使用TCP协议了。
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互联网协议和osi模型
互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层
每层运行常见物理设备
每层运行常见的协议
