🚪 धडा 03 — Ports आणि sockets: खोली क्रमांक आणि बाके

📍 तुम्ही इथे आहात: 12 पैकी धडा 03 · पुढे: lesson-04-layers

📦 या ब्रँचमध्ये काय आहे

धडे 01–03. लखोट्यावरचा खोली क्रमांक, आणि ज्या बाकावर संभाषण प्रत्यक्ष घडते ते बाक.

net/demo.py — ports विभाग नेहमीच्या दारांवर knock करतो; tcp विभाग एका connection ची दोन्ही बाके दाखवतो

🧒 5 वर्षांच्या मुलाला समजावल्यासारखे

एक इमारत, अनेक खोल्या. पत्ता लखोट्याला इमारतीपर्यंत पोहोचवतो; खोली क्रमांक तो योग्य व्यक्तीपर्यंत पोहोचवतो: खोली 80 म्हणजे web office, 443 म्हणजे सील केलेले web office, 22 म्हणजे रखवालदाराचे दार, 5432 म्हणजे नोंदींची खोली. server आपल्या खोलीत दार उघडे ठेवून बसलेला असतो, ऐकत. आत येणाऱ्या प्रत्येक पाहुण्याला स्वतःचे बाक मिळते — एक socket — त्यामुळे कारकून एकाच वेळी अनेकांना सेवा देऊ शकतो.

🗺️ आकृती

flowchart LR
  V1["visitor 192.168.0.12:51234"] --> D1["desk 1"]
  V2["visitor 10.1.2.3:60002"] --> D2["desk 2"]
  subgraph room["🏫 93.184.216.34 — room 443 (LISTENING)"]
    D1 ; D2
  end

❓ काय

port म्हणजे 16-bit आकडा, 0–65535. सुप्रसिद्ध खोल्या 0–1023 (उघडायला root लागतो); 1024–49151 registered; बाकीचे ephemeral, clients ना यादृच्छिकपणे दिले जातात.
socket म्हणजे एक टोक; connection म्हणजे 4-tuple (local ip, local port, remote ip, remote port). server चा port सर्वांसाठी तोच राहतो; client चा port प्रत्येक संभाषण वेगळे बनवतो.
LISTEN विरुद्ध ESTABLISHED: एक listening socket connections स्वीकारतो; प्रत्येक स्वीकारलेले connection हा एक नवा socket असतो.

🤔 का

"Address already in use", "connection refused", "port 8080 कोणत्या process कडे आहे", "app localhost वर ऐकते पण container ला ती दिसत नाही" — हे सगळे खोलीचे प्रश्न आहेत. Firewalls (धडा 10) म्हणजे खोल्यांच्या याद्या; load balancers (धडा 11) म्हणजे खोल्यांसमोरची बाके.

🔧 कसे (या repo मध्ये)

ports() प्रत्येक सुप्रसिद्ध port वर 200 ms timeout ने connect_ex call करतो: 0 म्हणजे knock ला कोणीतरी उत्तर दिले. tcp() getsockname() आणि getpeername() छापतो — एका connection ची दोन टोके.

🧪 करून पाहा

python3 net/demo.py ports
python3 -m http.server 8080 &           # open room 8080
python3 net/demo.py ports | grep 8080   # now it says open
ss -ltnp 2>/dev/null || lsof -nP -iTCP -sTCP:LISTEN   # who is listening where
kill %1

✅ तपासा — तुम्हाला काय दिसायला हवे

आधी 8080 … closed, नंतर open ← someone is listening; ss/lsof मध्ये *:8080 वर python दिसतो. 127.0.0.1 ला bind केले तर इतर machines ना तो गाठता येत नाही; 0.0.0.0 ला bind केले तर येतो — container ची चूक एका ओळीत हीच.

🏁 तुम्ही आत्ताच काय सिद्ध केले

port म्हणजे खोली, socket म्हणजे बाक, आणि तुम्ही गाठू शकता अशा कोणत्याही machine वर कोणत्या खोल्या उघड्या आहेत ते तुम्ही सांगू शकता.

⚠️ नेहमीच्या चुका

container च्या आत 127.0.0.1 वर ऐकणे आणि host का connect करू शकत नाही याचे आश्चर्य वाटणे.
दोन services एकाच port साठी configure करणे: दुसरी "address in use" देऊन बंद पडते.
बंद port आणि firewall ने अडवलेला port सारखेच दिसतात असे समजणे (ते सारखे दिसत नाहीत — धडा 10).

🏭 प्रत्यक्ष वापरात हे का महत्त्वाचे: app 8080 वर ऐकते, health check 8081 तपासतो, sidecar 15020 घेतो, debugger 5005 — प्रत्येक incident report एका खोलीचे नाव घेतो. कोणत्याही box वर ss -ltnp ही पहिली command.

⏭️ पुढे

धडा 04 — layers: पत्रापासून रस्त्यापर्यंतची पोहोच-साखळी, आणि प्रत्येक layer फक्त आपल्या शेजाऱ्यांनाच का ओळखतो.

🚪 Lesson 03 — Ports & sockets: room numbers and desks

📍 You are here: Lesson 03 of 12 · Next: lesson-04-layers

📦 What's in this branch

Lessons 01–03. The room number on the envelope, and the desk where a conversation actually happens.

net/demo.py — the ports section knocks on the usual doors; the tcp section shows both desks of one connection

🧒 Explain like I'm 5

One building, many rooms. The address gets the envelope to the building; the room number gets it to the right person: room 80 is the web office, 443 the sealed web office, 22 the caretaker's door, 5432 the record room. A server sits in its room with the door open, listening. Each visitor who comes in gets their own desk — a socket — so the clerk can serve many at once.

🗺️ Diagram

flowchart LR
  V1["visitor 192.168.0.12:51234"] --> D1["desk 1"]
  V2["visitor 10.1.2.3:60002"] --> D2["desk 2"]
  subgraph room["🏫 93.184.216.34 — room 443 (LISTENING)"]
    D1 ; D2
  end

❓ What

A port is a 16-bit number, 0–65535. Well-known rooms are 0–1023 (need root to open); 1024–49151 registered; the rest ephemeral, handed to clients at random.
A socket is one endpoint; a connection is the 4-tuple (local ip, local port, remote ip, remote port). The server's port stays the same for everyone; the client's port makes each conversation unique.
LISTEN vs ESTABLISHED: one listening socket accepts; each accepted connection is a new socket.

🤔 Why

"Address already in use", "connection refused", "which process has port 8080", "the app listens on localhost but the container can't see it" — all room questions. Firewalls (lesson 10) are lists of rooms; load balancers (lesson 11) are desks in front of rooms.

🔧 How (in this repo)

ports() calls connect_ex on each well-known port with a 200 ms timeout: 0 means someone answered the knock. tcp() prints getsockname() and getpeername() — the two ends of one connection.

🧪 Try it

python3 net/demo.py ports
python3 -m http.server 8080 &           # open room 8080
python3 net/demo.py ports | grep 8080   # now it says open
ss -ltnp 2>/dev/null || lsof -nP -iTCP -sTCP:LISTEN   # who is listening where
kill %1

✅ Verify — what you should see

8080 … closed before, open ← someone is listening after; ss/lsof names python on *:8080. Bind to 127.0.0.1 and other machines cannot reach it; bind to 0.0.0.0 and they can — that is the container mistake in one line.

🏁 What you just proved

A port is a room, a socket is a desk, and you can tell which rooms are open on any machine you can reach.

⚠️ Common mistakes

Listening on 127.0.0.1 inside a container and wondering why the host cannot connect.
Two services configured for the same port: the second one dies with "address in use".
Thinking a closed port and a firewalled port look the same (they do not — lesson 10).

🏭 Why this matters in production: the app listens on 8080, the health check probes 8081, the sidecar takes 15020, the debugger 5005 — every incident report names a room. ss -ltnp is the first command on any box.

⏭️ Next

Lesson 04 — the layers: the delivery chain from letter to road, and why each layer only knows its neighbours.

← Previousip addresses Next →layers

This page is the lesson's README from the lesson-03-ports-sockets branch, shown here so the whole School stays on one site. Code files open on GitHub at the same branch.