計算機網絡就是把各個計算機連接到一起，讓網絡中的計算機可以相互通信。網絡編程就是如何在程序中實現兩台計算機的通信。本文將講解網絡的基礎知識，包括比較常見的TCP協議和UDP協議，以及如何使用TCP編程和UDP編程。
當今的時代是一個網絡的時代，網絡無處不在。而我們前面學習編程的程序都是單機的，即不能和其他電腦上的程序進行通信。為了實現不同電腦之間的通信，就需要使用網絡編程。下面我們來了解一下網絡相關的基礎知識。
計算機為了聯網，就必須規定通信協議，早期的計算機網絡，都是由各廠商自己規定一套協議，IBM、Apple和Microsoft都有各自的網絡協議，互不兼容，這就好比一群人說英語，有的說中文，有的說德語，說同一種語言的人可以交流，不同的語言之間就不行了，如圖所示：
為了把全世界的所有不同類型的計算機都連接起來，就必須規定一套全球通用的協議，為了實現互聯網這個目標，互聯網協議簇（Internet Protocol Suite）即通用協議標准出現了。Internet是由inter和net兩個單詞組合起來的，願意就是連接“網絡”的網絡，有了Internet，任何私有網絡，只要支持這個協議，就可以接入互聯網。
因為互聯網協議包含了上百種協議標准，但是最重要的兩個協議是TCP和IP協議，所以，大家把互聯網協議簡稱TCP/IP協議。
在通信時，通信雙方必須知道對方標識，好比發送快遞必須知道對方的地址。互聯網上每個計算機的唯一標識就是IP地址。IP地址實際上是一個32位整數（稱為IPv4），它是以字符串表示的IP地址，如172.16.254.1，實際上是把32位整數按8位分組後的數字表示，目的是便於閱讀，如圖所示：
IP協議負責把數據從一台計算機通過網絡發送到另一台計算機。數據被分割成一小塊一小塊，類似於將一個大包裹拆分成幾個小包裹，然後通過IP包發送出去。由於互聯網鏈路復雜，兩台計算機之間經常有多條線路，因此，路由器就負責決定如何把一個IP包轉發出去。IP包的特點是按塊發送，途徑多個路由。但是不保證都能到達，也不能保障順序到達。
TCP協議則是建立在IP協議之上的。TCP協議負責在兩台計算機之間建立可靠連接，保證數據包按順序到達。TCP協議通過三次握手建立可靠連接，如圖所示：
然後需要對每個IP包進行編號，確保對方按順序收到，如果包丟了，就自動重發。如圖所示：
許多常用的更高級的協議都是建立在TCP協議基礎上的，比如用於浏覽器的HTTP協議、發送郵件的SMTP協議等。一個TCP報文除了包含要傳輸的數據外，還包含源IP地址和目標IP地址、源端口和目標端口。
端口有什麼作用？在兩台計算機通信時，只要發送IP地址是不夠的，因為同一台計算機上運行著多個網絡程序。一個TCP報文來了之後，到底是交給浏覽器還是QQ，就需要端口號來區分。每個網絡程序都向操作系統申請唯一的端口號，這樣，兩個進程在兩台計算機之間建立網絡連接就需要各自的IP地址和各自的端口號。
一個進程也可能同時與多個計算機建立連接，因此它會申請很多端口，端口號不是隨意使用的，而是按照一定的規則進行分配。例如，80端口分配給HTTP服務，21端口分配給FTP服務。
相對TCP協議，UDP協議則是面向無連接的協議。使用UDP協議時，不需要建立連接，只需要知道對方的IP地址和端口號，就可以直接發數據包。但是，數據無法保障一定到達。雖然用UDP傳輸數據不可靠，但它的優點是比TCP協議的速度快。對於不要求可靠到達的數據而言，就可以使用UDP協議。TCP協議和UDP協議的區別如圖所示：
為了讓兩個程序通過網絡進行通信，二者均必須使用 Socket 套接字。Socket 的英文原義是“孔”或“插座”，通常也稱為“套接字”，用於描述IP和端口，它是一個通信鏈的句柄，可以用來實現不同虛擬機或不同計算機之間的通信，如圖所示，在Internet上的主機上一般運行了多個服務軟件，同時提供幾種服務，每種服務打開一個Socket，並綁定到一個端口上，不同的端口對應不同的服務。
Socket 正如其英文原義那樣，像多孔插座。一台主機猶如布滿各種插座的房間，每個插座有一個編號，有的插座提供220伏交流電，有的提供110伏交流電，有的則提供有線電視節目。客戶軟件將插頭插到不同編號的插座，就可以得到不同的服務。
在Python中使用socket模塊的socket()函數就可以完成，語法格式如下：
s = socket.socket(AddressFamily, Type)
函數socket.socket創建一個socket，返回該socket的描述符，該函數帶有兩個參數：
例如，為了創建TCP/IP套接字，可以用下面的方式調用socket.socket()：
tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET，socket.SOCK_STREAM)
同樣，為了創建UDP/IP套接字，需要執行以下語句：
udpSock = socket.socket(socket.AF_INET，socket.SOCK_DGRAM)
創建完成後，生成一個socket對象，socket對象的主要方法如下表所示：
getsockname()
返回套接字自己的地址。返回值通常是元組(ipaddr, port)setsockopt(level, optname, value)設置給定套接字選項的值getsockopt(level, optname[,buflen])返回套接字選項的值settimeout(timeout)設置套接字操作的超時時間，timeout 是一個浮點數，單位是秒。值為 None 表示沒有超時時間。一般，超時時間應該在剛創建套接字時設置，因為它們可能用於連接的操作(如connect())gettimeout()返回當前超時時間的值，單位是秒，如果沒有設置超時時間，則返回 Nonefileno()返回套接字的文件描述符setblocking(flag)如果 flag 為 0，則將套接字設為非阻塞模式；否則，將套接字設為阻塞模式(默認值)。在非阻塞模式下，如果調用 recv() 沒有發現任何數據，或 send() 調用無法立即發送數據，那麼將引起 socket.error 異常makefile()創建一個與套接字相關聯的文件
