计算机网络 | 青训营笔记

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计算机网络 | 青训营笔记

什么是计算机网络

计算机网络是指将地理位置不同的计算机和设备通过通信线路互联起来，形成的一个覆盖范围广泛的、具有相互连接功能的计算机系统。计算机网络可以实现资源共享、信息传输、远程协作等功能。

计算机网络的分类

计算机网络可以按照覆盖范围、拓扑结构、使用协议等多个维度进行分类。按照覆盖范围可以分为局域网、城域网、广域网等；按照拓扑结构可以分为总线型、星型、环型等；按照使用协议可以分为TCP/IP、HTTP、FTP等。

计算机网络的基本概念

计算机网络中有一些基本概念，需要程序员掌握。

  • 传输介质：计算机网络中传输数据的物理媒介，如光纤、电缆等。
  • 协议：计算机网络中通信的规则和标准，如TCP/IP、HTTP等。
  • IP地址：计算机在网络中的唯一标识，可以用来识别计算机之间的通信。
  • 端口号：在同一计算机上，不同的程序使用不同的端口号来进行通信。
  • DNS：域名解析系统，将域名转换为IP地址。
  • 网关：连接两个不同网络的设备，可以实现不同网络之间的通信。

计算机网络的协议

计算机网络中有多种协议，其中比较重要的是TCP/IP协议。TCP/IP协议是计算机网络中最为常用的协议，它是一套用于互联网的通信协议。TCP/IP协议分为四个层次：应用层、传输层、网络层和链路层。

  • 应用层：提供应用程序之间的通信服务，如HTTP、FTP、SMTP等。
  • 传输层：提供端到端的数据传输服务，如TCP、UDP等。
  • 网络层：处理网络之间的数据传输，如IP协议。
  • 链路层：实现相邻节点之间的数据传输，如以太网。

计算机网络的安全

计算机网络的安全问题一直备受关注，程序员需要掌握一些基本的安全知识。常见的计算机网络安全问题包括拒绝服务攻击、网络钓鱼、黑客攻击等。为了保障网络安全，程序员需要加强密码管理、使用防病毒软件、定期备份数据等安全措施。

HTTP协议

HTTP协议是一种应用层协议，常用于Web浏览器和服务器之间的通信。HTTP协议是基于TCP协议的，通常使用TCP的80端口。

HTTP协议是一种无状态协议，每个请求之间是相互独立的。为了解决这个问题，HTTP协议引入了Cookie机制。服务器在响应请求时，可以将包含用户信息的Cookie发送给浏览器，浏览器会将这些信息保存在本地。下次浏览器再向服务器发送请求时，会自动带上这些Cookie信息，服务器就可以识别用户身份了。

HTTP协议还有一些问题，如明文传输、请求响应无法验证等。为了解决这些问题，HTTPS协议被提出。

HTTPS协议

HTTPS协议是在HTTP协议上加入SSL/TLS协议而形成的一种安全协议。SSL/TLS协议是一种加密协议，可以为HTTP协议提供加密保护。

HTTPS协议的工作流程如下：

  1. 客户端向服务器发起HTTPS请求。
  2. 服务器返回数字证书，数字证书中包含了服务器的公钥。
  3. 客户端使用服务器的公钥对数字证书进行验证，验证通过后生成一个随机的对称加密密钥。
  4. 客户端使用对称加密密钥对HTTP请求进行加密，并发送给服务器。
  5. 服务器使用对称加密密钥对HTTP响应进行加密，并发送给客户端。
  6. 客户端使用对称加密密钥对HTTP响应进行解密。

HTTPS协议可以有效地解决明文传输、请求响应无法验证等问题，保障网络通信的安全性。

Python网络编程

Python是一种流行的编程语言，也可以用于网络编程。Python提供了多个网络编程模块，如socket、http、urllib等。

socket模块

socket模块是Python中的一个标准库，用于实现网络通信。使用socket模块可以创建不同类型的套接字，如TCP套接字、UDP套接字等。

以下是使用socket模块创建一个TCP套接字的示例代码：

import socket

server_address = ('localhost', 8080)
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(server_address)
server_socket.listen(1)

while True:
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    data = client_socket.recv(1024)
    client_socket.sendall(data)
    client_socket.close()

http模块

http模块是Python中用于实现HTTP协议的模块，可以用于发送HTTP请求和接收HTTP响应。

以下是使用http模块发送HTTP请求的示例代码：

import http.client

conn = http.client.HTTPSConnection("www.example.com")
conn.request("GET", "/")
response = conn.getresponse()
print(response.status, response.reason)
data = response.read()
print(data)
conn.close()

urllib模块

urllib模块是Python中用于处理URL的模块，可以用于发送HTTP请求和接收HTTP响应。

以下是使用urllib模块发送HTTP请求的示例代码：

import urllib.request

response = urllib.request.urlopen('https://www.example.com')
print(response.status)
print(response.read().decode('utf-8'))

总结

计算机网络是程序员必须掌握的基础知识之一，它可以帮助程序员实现资源共享、信息传输、远程协作等功能。程序员需要掌握计算机网络的基本概念、协议和安全知识，同时也需要了解Python网络编程的基本操作。

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