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python基础知识之二：网络通信数据传输

时间：2022-02-24 10:27

python实现网络通信数据传输（基础知识（二））

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前言
基础知识学习
- 一、OSI 模型
- 二、TCP、IP协议族：
- 三、python中字符串的编码方式
结束语

前言

第二弹来了！今天还是上些基础知识吧，扎实的基础才是深入学习的不二法门！！！

基础知识学习

一、OSI 模型

OSI 模型把网络通信的工作分为 7 层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
OSI 只是存在于概念和理论上的一种模型，它的缺点是分层太多，增加了网络工作的复杂性，所以没有大规模应用。后来人们对 OSI 进行了简化，合并了一些层，最终只保留了 4 层，从下到上分别是接口层、网络层、传输层和应用层，这就是大名鼎鼎的 TCP/IP 模型。
这个网络模型究竟是干什么呢？简而言之就是进行数据封装的。
数据封装原理： 我们平常使用的程序（软件）一般都是通过应用层来访问网络的，程序产生的数据会一层一层地往下传输，直到最后的网络接口层，就通过网线发送到互联网上去了。数据每往下走一层，就会被这一层的协议增加一层包装，等到发送到互联网上时，已经比原始数据多了四层包装。整个数据封装的过程就像俄罗斯套娃。当另一台计算机接收到数据包时，会从网络接口层再一层一层往上传输，每传输一层就拆开一层包装，直到最后的应用层，就得到了最原始的数据，这才是程序要使用的数据。给数据加包装的过程，实际上就是在数据的头部增加一个标志（一个数据块），表示数据经过了这一层，我已经处理过了。给数据拆包装的过程正好相反，就是去掉数据头部的标志，让它逐渐现出原形。

(OSI 七层网络模型和 TCP/IP 四层网络模型的对比）
两台计算机进行通信时，必须遵守以下原则：
(1) 必须是同一层次进行通信，比如，A 计算机的应用层和 B 计算机的传输层就不能通信，因为它们不在一个层次，数据的拆包会遇到问题。
(2) 每一层的功能都必须相同，也就是拥有完全相同的网络模型。如果网络模型都不同，那不就乱套了，谁都不认识谁。
数据只能逐层传输，不能跃层。
(3) 每一层可以使用下层提供的服务，并向上层提供服务。

二、TCP、IP协议族：

常用到的 socket 编程是基于 TCP 和 UDP 协议的，它们的层级关系如下图所示：
在这里插入图片描述

三、python中字符串的编码方式

python中要把字符串的编码方式转换为utf-8的形式！

同样一个数，你可以选不同的方式来表示它，选用什么方案，就是对 Unicode 的一种编码方法（utf-8是Unicode编码方式的一种具体实现）。
Python 内部使用 Unicode 来表示字符串，所以想要print什么汉字（英文字母和数字的Unicode和utf-8的编码是一样的）的就要保证是Unicode的编码方式，如果是“utf-8”的编码方式（输出就是一堆二进制代码，一个汉字的utf-8编码为三个字节，也就是三段二进制表示，如下图），可以用.decode（“utf-8”）来解码。而在保存到硬盘或者发送到网上（用到socket等和通信有关的），需要转成 UTF-8。

（utf-8编码在python里的输出结果）
为什么在内部不继续使用 UTF-8，那样不就不用转换了吗？这个就涉及到 UTF-8 的一个缺点：计算字符串长度和查找子字符串非常没效率。在使用 UCS2 的时候，要想知道这个字符串有多长，只要看一下它占了几个字节，然后除个 2 就可以了，而 UTF-8 的话，就需要一个字符一个字符的数出来。在做子字符串搜索的时候，因为不知道下一个字符占几个字节，所以那些高效的搜索算法也都不灵了。