學習指導

1.Python 學習資料

1. 廖雪峰的官方網(wǎng)站

http://www./wiki/001374738125095c955c1e6d8bb493182103fac9270762a000

2. Python快速教程

http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/09/13/2682778.html

3. python 幫助

2.TCPIP基礎學習

發(fā)送端：程序員編寫的應用程序通過socket 函數(shù)庫的使用， 比如調(diào)sendto 或者send或者write ， 這些函數(shù)在操作系統(tǒng)的用戶態(tài)空間，進入操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用，調(diào)操作系統(tǒng)的sys_xxx 函數(shù)，進入操作系統(tǒng)的內(nèi)核態(tài)。

內(nèi)核態(tài)的網(wǎng)絡子系統(tǒng)（專門處理網(wǎng)卡、TCPIP協(xié)議的代碼）， sys_sendto 判斷 是UDP還是TCP，如果是TCP，則調(diào) TCP_output 函數(shù)，TCP_output負責填寫TCP首部的數(shù)據(jù)，比如發(fā)送方的端口號和接收方的端口號、以及校驗和（簡單校驗，防止數(shù)據(jù)錯誤）。

緊接著進入IP層處理，調(diào)IP_output，查找路由（因為設備可能有多個網(wǎng)卡， 那怎么選擇？ 根據(jù)目的IP地址來選路，類似于查地圖，找到哪個網(wǎng)卡）， IP_output 填寫發(fā)送者的IP地址和接收者的IP地址信息。

IP層首部按固定格式填好之后，那么就進入鏈路層（由物理層所決定，早起有的設備并沒有網(wǎng)卡，有的是直連的電話線或者串口等設備， 而網(wǎng)卡的設備識別ID是MAC地址， 6個字節(jié)。）

不同的鏈路層處理函數(shù)是不同的，如果是網(wǎng)卡，則是ethernet_output, 鏈路層的處理則是需要填寫自己的MAC地址和對方的MAC地址。 對方的MAC地址從哪里來？后面會講到。

鏈路層獲取到對方的MAC地址后，就把報文按固定格式填好，這個時候，所有的數(shù)據(jù)都按固定格式組裝完畢， 調(diào)網(wǎng)卡的驅(qū)動程序的函數(shù) physic_send 發(fā)送（會觸發(fā)軟中斷或者加入隊列，寫一個消息，CPU后續(xù)從網(wǎng)卡獲取數(shù)據(jù)發(fā)送出去。）

接收端：

接收端網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)后，觸發(fā)了中斷， 報文的內(nèi)容被寫入一個隊列中，觸發(fā)一個軟中斷， 操作系統(tǒng)的內(nèi)核線程會去讀取隊列中的數(shù)據(jù)。讀到數(shù)據(jù)后，先解析是以太網(wǎng)的格式還是其他物理設備的格式。 以太網(wǎng) 的首部是14個字節(jié)（目的MAC是自己網(wǎng)卡的，報文才允許接收， 廣播報文也默認會接收）

內(nèi)核線程調(diào)ethernet_input函數(shù)處理，如果是IP報文，則調(diào) ip_input函數(shù)，進行IP首部報文正確性檢查，如果目的IP地址屬于自己某個網(wǎng)卡的，則是屬于自己設備的報文，如果不是，要轉(zhuǎn)給其他設備（類似于路由器）（實際情況，判斷報文是不是自己設備，不是根據(jù)IP地址，而是根據(jù)路由表，后續(xù)再講）

IP_input 檢查報文中的 8位協(xié)議號 信息，如果是TCP 就調(diào)tcp_input函數(shù)處理，如果是udp，則調(diào)udp_input函數(shù)處理，如果是ping報文（準備叫法是icmp），則調(diào)icmp_input函數(shù)處理。

最后tcp_input或者udp_input講報文入了tcp或者udp的數(shù)據(jù)隊列中，等程序員寫的socket程序 調(diào)recv或者recvfrom函數(shù)把數(shù)據(jù)讀走，繼續(xù)用于自己的數(shù)據(jù)解析，如，如果是HTTP報文，則進行http報文解析處理。

Ping 是一個應用程序，是通過socket 編程實現(xiàn)的， 通過創(chuàng)建一個raw socket。

socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, icmp)

通過代碼 構造IP首部、ICMP首部，將報文發(fā)送出去。

ICMP 請求 報文 8位類型和8位代碼是8和0

而ping的應答報文 的type code是0和0

舉例 PC1 192.168.2.1 執(zhí)行ping 的應用程序，發(fā)送報文給 PC3 192.168.2.3

而實際上PC3 192.168.2.3上是沒有啟動應用程序的，但是結(jié)果能ping 通？ 原因是？

PC3 中 操作系統(tǒng)的內(nèi)核收到ICMP 請求報文后， 直接進行了ICMP應答，即這個報文不會到達應用程序（因為不需要？只需要知道這個IP地址真實存在就OK了） ，但是這個應答報文需要 送給PC1 的應用程序？ 為什么？ 因為ping 是應用程序發(fā)送出來的，那么應用程序必然需要知道到底是成功還是失敗或者超時了。

打開 wireshark ，選擇真實的物理網(wǎng)卡

鼠標選擇報文某個字段， 右鍵 選擇 apply as filter

可以選擇性報文，

同時也可以 && tcp 或者&& http 選擇報文類型抓包

1. 寬帶辦理

家庭A和家庭B 屬于一個小區(qū)的兩家用戶 ，分別辦理了寬帶。

家庭A的路由器和家庭B的路由器 通電后，會發(fā)送廣播報文（這個時候還沒有IP地址） 發(fā)送給電信的交換機（交換機轉(zhuǎn)給電信路由器） ，電信路由器對 家庭A/B路由器響應， 家庭A/B 將用戶名和密碼填寫到報文里面， 電信路由器收到報文后，根據(jù)密碼進行判斷，如果在自己的用戶名列表且密碼正確，則給每家分配一個IP地址，IP地址是201.1.1.10和201.1.1.20 ，同時在報文里面將DNS服務器 114.114.114.11的地址帶給A/B

結(jié)合實際家里的路由器舉例：

在瀏覽器輸入192.168.1.1 可以查看自己家路由器的信息

10.68.166.75 就是電信路由器給家庭分配的IP地址；

10.64.0.10 和10.64.0.100 是電信路由器在分配IP地址的過程中攜帶回來的DNS服務器IP， 相當于組網(wǎng)圖中的114.114.114.114

2. 手機和電腦的IP地址從哪里來的？

手機和電腦的IP的地址是從自己的路由器分配的（當然也可以手動配置IP地址，但是管理起來比較復雜），采用的是DHCP 自動分配IP地址。 比如，查看自己的電腦

點 開始 --à運行

輸入 ipconfig /all

備注： 通常情況下 自己家路由器的DNS server 也是192.168.1.1 ，這里的114.114.114.114是我修改的，有時候網(wǎng)頁訪問出現(xiàn)問題，和DNS 有關。

手機和電腦開機后，通過DHCP協(xié)議（后續(xù)再講）從家庭路由器 192.168.1.1 中獲取IP地址和DNS服務器的IP地址，得到192.168.1.10/192.168.1.20，并得到DNS 服務器192.168.1.1

3. DNS獲取

手機 開始上網(wǎng) 瀏覽器輸入www.google.com

互聯(lián)網(wǎng)訪問時基于IP地址的，這個時候需要獲取www.google.com對應的真實IP地址。

手機檢查本地系統(tǒng)DNS緩存有沒有google的歷史記錄，如果沒有，就向 自己的家庭路由器 192.168.1.1 這個IP地址發(fā)送DNS 請求查詢（請告訴我 google的IP） , 家庭路由器 看看自己的DNS緩存有沒有，如果沒有，就向電信的DNS服務器 114.114.114.114 查詢（請告訴我 google的IP）， 如果電信DNS也沒有，即向國際頂級DNS 服務器8.8.8.8(備注： 8.8.8.8實際是google的DNS服務器，這里只是舉例)， 只要開通了DNS注冊，交錢的國際企業(yè)在 頂級域名是有記錄的（除非只在某個范圍內(nèi)生效）。 最終手機就可以獲取到www.google.com IP地址是圖中9.9.9.20。

那么手機就可以將 192.168.1.1 發(fā)給 9.9.9.20 的http報文發(fā)送出去。

4 .報文通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)

手機 訪問 9.9.9.20(google)的http報文 ，

手機 à 家庭路由器

源IP地址是192.168.1.10 ，目的IP地址是9.9.9.20 ； 這里有個問題： 別人家也有一個192.168.1.10，那么google的服務器怎么知道是誰家的 192.168.1.10?

數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，肯定是需要一個唯一的IP地址，那么對每家來說，唯一的IP地址是電信分配的。也就是說，每家只能用自己的IP地址作為源IP地址。

那么我家里有多臺手機和電腦，怎么辦？

手機1 192.168.1.10: 789 à 9.9.9.20: 80 被家庭路由器SNAT 成 201.1.1.10: 123à 9.9.9.20: 80

電腦1 192.168.1.20: 678 à 9.9.9.20: 80被家庭路由器SNAT 成 201.1.1.10: 124à 9.9.9.20: 80

也就是說，數(shù)據(jù)出了自己的路由器，整個過程源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號都是不變的，直到到達google， google返程 分別回給201.1.1.10:123和201.1.1.20:124

數(shù)據(jù)到達家庭路由器后，重新把目的IP地址換回192.168.1.10和192.168.1.20。最終完成數(shù)據(jù)的傳輸過程。

3 TCPIP學習

以太網(wǎng)是根據(jù)MAC地址識別的。

PC1 學習到了PC3 的MAC地址，才可以發(fā)送報文，否則無法ping通，比如把 PC3移除。

192.168.2.1 向 192.168.2.3 發(fā)送 ARP報文，根據(jù)ARP的報文格式

類型 0x0800表示 ARP報文 。

發(fā)送ARP請求，只知道 自己的MAC地址，自己的IP地址， 對方的IP地址，但是不知道對方的MAC地址。 相當于 我要找人，這個人在我視線范圍，但是我不認識他。那么我喊一下（廣播），讓所有的人都能聽到。 目的MAC地址填 ff-ff-ff-ff-ff-ff 。

所有收到的人 判斷一下是不是自己的IP地址，如果是自己的IP地址，那么就單播應答一下。

這樣一來，雙方都能知道對方的MAC地址。 記錄到內(nèi)存里面。因為下一個使用的時候不需要重新發(fā)送報文，提高效率。 但是如果一直不再給對方發(fā)送數(shù)據(jù)，也不知道對方還在不再。那么又存在浪費內(nèi)存的情況。最好的方式是設置一個超時時間，默認20分鐘。 如果20分鐘到了，再重新發(fā)送一次，如果能學習到，說明還在，繼續(xù)保留這個表象。

在Windows7上 運行 開始 cmd 輸入 arp –a 可以觀察到這個表項

Hub組網(wǎng)， PC1 ping PC3 ，在 PC2上可以抓到所有報文

但是把HUB換成交換機， PC1 ping PC3， 在PC2上只能抓到ARP請求報文（確切說是廣播報文）

為什么?

組網(wǎng)如圖，啟動三個設備

雙擊 路由器

給路由器配置IP地址

<Huawei>sys

[Huawei]interface Ethernet 0/0/0

[Huawei-Ethernet0/0/0]ip address 192.168.1.1 24

[Huawei-Ethernet0/0/0]q

[Huawei]interface ethernet0/0/1

[Huawei-Ethernet0/0/1]ip address 192.168.2.1 24

在PC1 192.168.1.10 上ping PC2 192.168.2.20

如果沒有路由器， PC1和PC2是不同網(wǎng)段， 是ping 不通的。如果換成交換機或者HUB，也是ping 不通的。 跨網(wǎng)段必須需要一個路由器來轉(zhuǎn)發(fā)（備注：這里的交換機指二層交換機，三層交換機具備路由器的特征，可以三層轉(zhuǎn)發(fā)； 二層表示是同一個網(wǎng)段）

觀察，為什么PC1 沒有PC2的MAC地址？ 而只有路由器192.168.1.1的MAC地址？

4 socket編程(python)

Server.py

Client.py