1、网络编程的概述
在前面的所有教程中，我们所编写的代码都只能在自己的电脑中运行，无法通过网络进行交互。随着互联网的不断发展，越来越多的应用程序都要求在网络环境下运行与交互数据。Python作为一种高级编程语言，可以轻松地构建基于网络的应用程序。网络编程是指不同电脑上的软件能够利用计算机网络进行数据交换而进行的编程活动，具体来说，就是利用Python语言编写与网络相关的应用程序。
2、TCP/IP网络协议
不同种类的计算机间到底是怎么进行数据传递的呢？就像人与人之间相互沟通是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为TCP/IP网络协议。
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的网络通信协议，它由两个独立的协议组成：TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）。TCP/IP网络协议是互联网通信的基础，也是现代网络通信的标准，可以说没有TCP/IP协议就没有互联网的今天。
TCP/IP网络协议提供了一种可靠的、端到端的数据传输方式，使得在不同计算机和网络之间的数据交换变得可能。它定义了数据如何分割、传输、路由和重新组装，确保数据在网络中可靠地传输和交付。
3、TCP/IP协议的主要组成部分
TCP/IP协议由多个层级组成，每个层级负责不同的功能和任务。常见的TCP/IP协议层级如下：
物理层：物理层定义了网络硬件设备的电气和物理特性，例如网线、光纤和网络接口卡等。它负责将比特流传输到物理介质上。
数据链路层：数据链路层负责在直接相连的节点之间传输数据。它将原始的比特流组织成数据帧，通过物理连接传输，并提供错误检测和纠正功能。
网络层：网络层使用IP协议定义了数据的传输路径和地址方案。它负责将数据分组（数据包）从源主机发送到目标主机，通过路由选择算法决定数据的最佳路径。
传输层：传输层使用TCP或UDP协议提供端到端的数据传输服务。TCP协议提供可靠的、面向连接的数据传输，保证数据的有序性和可靠性；UDP协议提供无连接的数据传输，适用于实时性要求较高的场景。
会话层：会话层负责建立、管理和终止网络会话。它定义了不同主机之间的通信规则和会话控制机制。
表示层：表示层处理数据的表示和转换，确保不同主机的数据格式能够互相理解。
应用层：应用层是最靠近用户的一层，提供网络应用程序和用户交互的接口。它包括各种网络协议，如HTTP、FTP、SMTP等，用于不同类型的数据传输和应用需求。
4、IP协议
IP协议，即互联网协议（Internet Protocol），是TCP/IP协议族中的核心协议之一，负责在网络中传输数据包。IP协议定义了数据包的格式和寻址方式，以及如何将数据包从源节点路由到目的节点。IP协议是无连接的，不保证数据包的顺序、完整性或可靠性。这些特性由传输层的TCP协议来提供。
IP协议的主要特点和功能包括：
寻址：IP协议使用IP地址来标识网络上的每个设备。IPv4地址是32位长，通常以点分十进制格式表示，例如192.168.1.1。IPv6是IP协议的下一代版本，使用128位地址，以支持更多的设备和更复杂的地址分配。
分片：IP协议允许将较大的数据分成多个小的数据包（称为分片），以便它们能够通过网络中的不同路径传输。每个分片都包含原始数据的一部分和用于重组的控制信息。
路由：IP协议不保证数据包的传输路径。数据包在网络中传输时，可能会经过多个中间节点（路由器），每个节点根据当前的网络状况和路由策略独立决定如何转发数据包。
无连接：IP协议是无连接的，这意味着在发送数据之前不需要建立一个稳定的连接。每个数据包独立发送，可能会通过不同的路径到达目的地。
不可靠性：IP协议本身不保证数据包的可靠传输。它不保证数据包的顺序、完整性或是否到达目的地。TCP协议在传输层提供了可靠的数据传输服务，确保数据的正确性和顺序。
头部信息：IP数据包包含一个头部，其中包含了源IP地址、目的IP地址、数据包长度、生存时间（TTL）等重要信息。这些信息用于数据包的路由和处理。
IP协议是互联网的基础，它使得不同类型的网络能够互联互通，形成了今天的全球互联网。尽管IP协议本身不保证数据的可靠性，但它与其他协议（如TCP、UDP）的结合使用，为网络通信提供了强大的支持。
在互联网通信中，通常使用IP协议进行数据包传输，TCP协议提供可靠的数据传输服务，而HTTP协议用于访问网页。在无线网络中，Wi-Fi协议用于物理层和数据链路层的无线传输，而IP协议用于网络层的数据包传输。
5、网络编程中的一些重要协议
HTTP协议：HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是一种应用层协议，用于在客户端和服务器之间传输超文本数据，通常用于网页浏览器和服务器之间的通信。HTTP协议是无状态的，每个请求都是独立的，不会保留前一个请求的状态信息。除了传输文字信息外，HTTP协议也可以传输各种类型的数据，如图片、音频、视频等。
HTTPS协议：HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure，超文本传输安全协议）是在HTTP基础上添加了安全性措施的协议。HTTPS使用SSL/TLS加密协议对数据进行加密，确保数据在传输过程中的安全性，防止数据被窃取或篡改。HTTPS协议在网站、电子商务等对安全性要求较高的场景中广泛应用。
DNS协议：DNS（Domain Name System，域名系统）是一种用于将域名解析为对应IP地址的协议，实现了域名与IP地址之间的映射。DNS协议通过域名解析服务器将用户输入的域名转换为对应的IP地址，使得用户可以通过简单易记的域名访问互联网资源。
FTP协议：FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是一种用于在客户端和服务器之间传输文件的协议。FTP协议支持文件的上传、下载、删除、重命名等操作，被广泛用于文件传输和共享。
这些协议在网络通信中扮演着不同的角色，HTTP和HTTPS用于传输超文本数据，DNS用于域名解析，FTP用于文件传输。通过这些协议的组合，我们可以实现各种类型的网络通信和数据传输，并确保通信过程的安全性和可靠性。
6、IP地址
（1）ip地址的介绍
IP地址（Internet Protocol Address，互联网协议地址）是用于在网络中唯一标识主机或路由器的数字标识。IP地址通常采用IPv4或IPv6格式，其中IPv4地址由32位二进制数字组成，IPv6地址由128位二进制数字组成。
（2）IPv4地址分类：
IPv4地址根据其网络部分和主机部分的划分，分为以下几个类别：
A类地址：
A类地址的网络部分占8位，主机部分占24位。 A类地址范围从1.0.0.0到126.255.255.255，其中0和127保留不用。 A类地址用于大型网络，可以分配大量主机。
B类地址：
B类地址的网络部分占16位，主机部分占16位。 B类地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。 B类地址用于中等规模的网络，可以分配适中数量的主机。
C类地址：
C类地址的网络部分占24位，主机部分占8位。 C类地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255。 C类地址用于小型网络，可以分配少量主机。
D类地址：
D类地址用于多点广播，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
E类地址：
E类地址用于实验和研究，范围从240.0.0.0到255.255.255.255。
（3）IPv6地址：
IPv6地址采用128位二进制数字表示，通常由8组16进制数字组成，每组之间用冒号分隔。IPv6地址的分类相对简单，不再像IPv4那样划分为不同类别，而是根据前缀长度来确定地址的用途和范围。
总的来说，IP地址是网络中设备的唯一标识，IPv4地址根据网络部分和主机部分的划分分为A、B、C、D、E类地址，而IPv6地址则采用更加简洁的表示方式，不再采用类别划分。
现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6以重新定义地址空间。
7、公有IP
公有IP地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。
8、私有IP
网络IP中，国际规定有一部分IP地址是属于局域网使用的，也就是属于私有IP，不在公网中使用的，它们的范围是： 10.0.0.0～10.255.255.255 172.16.0.0～172.31.255.255 192.168.0.0～192.168.255.255
9、本机IP地址
IP地址127.0.0.1代表本机IP地址，它始终指向当前的计算机，等价于本机域名localhost， 用“http://127.0.0.1”或者“http://localhost”均可以测试本机中配置的Web服务器。
10、域名
在互联网中，域名是用来标识一个特定的网站的方便记忆的字符串。通常情况下，访问一台服务器的时候，IP地址比较难记住，所以就推出域名技术（ip名字）用于解决IP地址的一种方法。域名在网络中比较常见，比如“www.pyhint.com”，在这个域名中，“www”是主机名，表示该域名中的某一台主机。“pyhint”是域名，表示网站的名称，“com”是顶级域名，表示商业类域名，常见的有com、org、net、edu等。
11、DNS
DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网中用于将域名解析为对应IP地址的分布式命名系统。简单来说，DNS的作用是将人类可读的域名转换为计算机可识别的IP地址，从而实现网络中不同设备之间的通信和数据传输。
以下是 DNS 的一些关键特点和功能：
域名解析：DNS是通过域名解析的方式来实现将域名转换为对应的IP地址。用户在浏览器中输入域名时，DNS会将这个域名映射到相应的IP地址，从而使得计算机能够准确找到目标资源。
分布式系统：DNS是一个分布式系统，由多个域名服务器组成，分布在全球各地。这种分布式结构有助于提高系统的可靠性和性能，同时也减轻了单一服务器的负载压力。
层级结构：DNS的域名系统采用了层级结构，从根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器到本地域名服务器，每一级域名服务器负责不同的域名解析任务，协同工作完成整个解析过程。
缓存机制：DNS服务器会对解析过的域名信息进行缓存，以提高解析效率和减少网络流量。当用户再次查询相同的域名时，DNS可以直接返回缓存的结果，而不必重新进行解析。
12、网络端口
计算机“端口”是英文“port”的义译，端口分为硬件端口和软件端口。硬件领域的端口又称接口，包括USB端口、HDMI端口、Ethernet端口等。软件领域的端口又称网络端口，是指计算机上用于进行网络通信的端口，在TCP/IP协议中，每个网络应用程序都会绑定到一个特定的网络端口，以便计算机可以与之通信。每个端口都与特定的服务或应用程序相关联，使得不同的程序能够在同一台计算机上同时运行而不会相互干扰。
所有的端口都是标准化的，每个端口都分配有一个编号，通过数字来表示的，范围从0到65535。其中，0到1023的端口号被称为“知名端口”（Well-Known Ports），用于一些常见的服务，如HTTP（端口号80）、FTP（端口号21）、SMTP（端口号25）等。这些端口号通常被操作系统保留，用于标识特定的网络服务。1024到65535范围内是动态端口，这些端口号一般不固定分配给某个服务，也就是说许多服务都可以使用这些端口。只要运行的程序向系统提出访问网络的申请，那么系统就可以从这些端口号中分配一个供该程序使用。比如1024端口就是分配给第一个向系统发出申请的程序。在关闭程序进程后，就会释放所占用的端口号。
在IP地址后加冒号表示端口号，比如要为本地的IP地址添加端口号可以输入：127.0.0.1:9999。如果要为域名添加端口号，同样只需在域名后面加上冒号“:”和端口号即可。例如，要将www.pyhint.com的端口号更改为8080，您可以将其写为：www.pyhint.com:8080。但是，要注意确认您所需的端口号是否可用且未被其它程序占用。如果您不指定端口号，默认会使用该应用程序的默认端口。
在网络通信中，数据包通过目标主机的IP地址和端口号来确定目的地。发送方将数据包发送到目标主机的特定端口，目标主机根据端口号将数据包传递给相应的应用程序或服务。
总之，端口的作用是允许计算机与外部设备或网络进行数据交换和通信，它们在计算机系统中起着至关重要的作用。