D08——C语言基础学PYTHON

作者: 博客园精华区  更新时间:2018-08-30 13:19:00  原文链接


语言基础学习PYTHON——基础学习D08

20180829内容纲要:

socket网络编程

1  socket基础概念

2  socketserver

3  socket实现简单的SSH服务器端和客户端

4  粘包

5  小结

6 练习

0  我是小白

先认识一些关键词:

TCP( Transmission  Control Protocol传输控制协议) 是一种 面向连接的 、可靠的、基于 字节流 传输层 通信协议,

由IETF的RFC 793定义。 在简化的计算机网络 OSI模型 中,它完成第四层传输层所指定的功能, 用户数据报协议 (UDP) 是同一层内另一个重要的传输协议。

SSH(SecureShell 。安全外壳协议)由IETF的网络工作小组所指定; SSH为建立在应用层和传输层基础上的安全协议。

SSH是目前较为可靠,专为远程登录会话和其他网络服务提供安全的协议,利用SSH协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题,SSH最初是 UNIX 系统上的一个程序,后来又迅速扩展到其他操作平台。SSH在正确使用时可弥补网络中的漏洞。SSH客户端适用于多种平台。几乎所有UNIX平台—包括HP-UX、Linux、AIX、Solaris、DigitalUNIX、Irix,以及其他平台,都可运行SSH。

FTP(FileTransfer Protocol。文件传输协议)  是 TCP/IP 协议组中的协议之一。

FTP协议包括两个组成部分,其一为 FTP服务器 ,其二为FTP客户端。

其中FTP服务器用来存储文件,用户可以使用FTP客户端通过FTP协议访问位于FTP服务器上的资源。

在开发网站的时候,通常利用FTP协议把网页或程序传到 Web服务器 上。此外,由于FTP传输效率非常高,在网络上传输大的文件时,一般也采用该协议。

1  socket基础概念

socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为4BDS UNIX的 进程通信 机制,取后一种意思。通常也称作" 套接字 ", 用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。

socket本质上就是在2台网络互通的电脑之间,架设一个通道,两台电脑通过这个通道来实现数据的互相传递。

网络通信都是基于 ip+port 方能定位到目标的具体机器上的具体服务, 操作系统有0-65535个端口 ,每个端口都可以独立对外提供服务

如果 把一个公司比做一台电脑 ,那公司的总机号码就相当于ip地址, 每个员工的分机号就相当于端口, 你想找公司某个人,必须 先打电话到总机,然后再转分机 。

建立一个socket必须至少有2端, 一个服务端,一个客户端, 服务端被动等待并接收请求,客户端主动发起请求, 连接建立之后,双方可以互发数据。

话不多先来看一段最简单的代码:

服务器端:

  1. Socket( ):第一步创建一个 socket 对象,这是用来封装 TCP/IP的过程,之后就可以利用它来发送 TCP 或者是 UDP. e.g.  s = socket.socket( )
  2. bind( ):第二步是绑定 IP 和端口,它接受一个元组类型的数据。e.g.  s.bind(('127.0.0.1',8088,))
  3. listen( ):第三步是定义最多能挂起的数目,e.g.  s.listen(2) ,意思说你当前允许一个客户端在连接,两个客户端在等待发送消息(挂起)。
  4. accept( ):第四步是创建客户端和服务端之间的那条连接 conn,程序在连接前会处于挂起的状态。 e.g.  conn, addr = s.accept( )

客户端:

  1. Socket( ):第一步创建一个 socket 对象,这是用来封装 TCP/IP的过程,之后就可以利用它来发送 TCP 或者是 UDP. e.g.  s = socket.socket( )
  2. connect( ):第二步客户端用自己的对象来连接服务端,它接受一个元组类型的数据。e.g.  s.connect(('127.0.0.1',8088,))

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 server =socket.socket()
 5 #绑定要监听的端口
 6 server.bind(('localhost',6969))
 7 server.listen()         #监听
 8 
 9 print("我的心在等待!")
10 #server.accept()    这个地方不能直接接听,如果这样的话就只能有一个接入
11 conn,addr = server.accept()         #等待
12 #coon就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个链接实例
13 #print(conn,addr)       可以通过这样来看看接听了什么
14 print(conn,addr)
15 
16 print("一直在等待!")
17 data =conn.recv(1024)
18 print("recv:",data)
19 
20 
21 conn.send(data.upper())
22 server.close()

socket_server(基础版)

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 #首先声明socket类型,同时生成socket链接对象
 5 client = socket.socket()
 6 # family =AF_INET他就是地址簇,默认就是IPv4,type=SOCK_STWEAM他就是TCP/TCP
 7 
 8 client.connect(('localhost',6969))        #只能传一个参数,所以把链接地址端口放进一个元组。
 9 #发送数据
10 client.send(b"hello world")          #发送的数据必须是bytes类型
11 #那么能不能发送中文呢
12 #client.send("study 使我快乐".encode("utf-8"))
13 #如果想输出中文
14 #client.send("我想要mopney".encode("utf-8"))
15 #接受服务器的返回
16 data =client.recv(1024)               #buffersize缓冲区空间容量,1024字节=1K
17 print("recv:",data)
18 #如果要输出中文
19 #print("recv:",data.decode())
20 client.close()

socket_client(基础版)

接下来依次启动服务器端和客户端:

先启动服务器端:

再启动客户端:

再看服务器端接收了什么?

这么看来基本的功能已经实现了。那么这有没有什么漏洞呢?在执行一次客户端试试看?

这是因为现在还只能接收一个,不能实现并发。c面会有学习。别急慢慢来~而且只能发送一条指令,接收一条指令,这能干毛线啊?

磨刀不误砍柴工,先来看一些基础:关于server =socket.socket()

Socket Families(地址簇)

socket. AF_UNIX unix本机进程间通信 

socket. AF_INET IPV4

socket. AF_INET6  IPV6

Socket Types

socket. SOCK_STREAM  #for tcp

socket. SOCK_DGRAM   #for udp 

socket. SOCK_RAW   #原始套接字。 利用原始套接字,可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。

那么,现在对上面的代码开始进行优化: 只能收发一条但是能够实现多用户收发。


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 server =socket.socket()
 5 
 6 server.bind(('localhost',6969))
 7 server.listen()
 8 print("我的心在等待!")
 9 
10 while True:
11     conn,addr = server.accept()
12     print(conn,addr)
13     print("一直在等待!")
14     data =conn.recv(1024)
15     print("recv:",data)
16     conn.send(data.upper())
17 server.close()

服务器端

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 
 5 client = socket.socket()
 6 
 7 client.connect(('localhost',6969))
 8 while True:
 9     msg = input(">>:").strip()
10 
11     client.send(msg.encode("utf-8"))
12     data =client.recv(1024)
13     print("recv:",data)
14 
15 client.close()

客户端

通过运行结果可以发现,每个客户端只能像服务器发送一条数据,下条会自动挂起,因为这个时候服务器在等待第二个响应。

那么接下来怎么再次优化呢?一个用户可以多次收发,但不支持多用户同时收发。

只需要对服务器端进行修改即可:


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 server =socket.socket()
 5 
 6 server.bind(('localhost',6969))
 7 server.listen()
 8 print("我的心在等待!")
 9 conn,addr = server.accept()
10 print(conn,addr)
11 print("一直在等待!")
12 
13 while True:
14     data =conn.recv(1024)
15     print("recv:",data)
16     conn.send(data.upper())
17 server.close()

服务器端

问题又来了,不能支持多用户,如果先断开,那第二个客户端能不能连进来呢?不能


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 server =socket.socket()
 5 
 6 server.bind(('localhost',9999))
 7 server.listen()
 8 conn,addr = server.accept()
 9 print(conn,addr)
10 print("一直在等待!")
11 print("我的心在等待!")
12 
13 while True:
14     try:
15         # conn,addr = server.accept()
16         # print(conn,addr)
17         # print("一直在等待!")
18         data =conn.recv(1024)
19         print("recv:",data)
20         conn.send(data.upper())
21     except ConnectionResetError as e:
22         print("Error",e)
23         break
24 server.close()

服务器端改进

当客户端断开时可以通过捕获异常让程序正常进行。这样才能继续接收第二个。

2 socketserver

The  socketserver module simplifies the task of writing network servers.

There are five classes in an inheritance diagram, four of which represent synchronous servers of four types:

主要介绍TCPserver:

class  socketserver. TCPServer ( server_addressRequestHandlerClassbind_and_activate=True )

This uses the Internet TCP protocol, which provides for continuous streams of data between the client and server. If  bind_and_activate is true,

the constructor automatically attempts to invoke  server_bind()  and server_activate() .

The other parameters are passed to the  BaseServer base class.

创建一个socketserver步骤:

1 first,you must create a request handler class by subclassing the BaseRequestHandler  class and overrinding(覆盖) its handle() method ;

this method will process incoming request.

你必须创建一个请求处理类,并且这个类要继承BaseRequestHandler,并且还要覆盖父类里的handle()

2 second, you must instantiate one of the server classes, passing its server's address and the request handler class.

你必须实例化TCPServer,并且传递server ip和上面创建的请求处理类传给TCPServer。

3 third, call the handle_request() or server_forever() method of the server object to process one or many requests.

server.handle_request()   #只处理一个请求

server.handle_forever()   #处理多个请求,永远执行

4 finally, call server_close() to close the socket.

那么接下来就创建一个socketserver:


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socketserver
 4 
 5 class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
 6     """
 7     The request handler class for our server.
 8 
 9     It is instantiated once per connection to the server, and must
10     override the handle() method to implement communication to the
11     client.
12     """
13 #跟客户端的所有交互都是在handle中完成的
14     def handle(self):
15         while True:
16             try:
17                 # self.request is the TCP socket connected to the client
18                 self.data = self.request.recv(1024).strip()
19                 print("{} wrote:".format(self.client_address[0]))   #打印客户端的ip地址
20                 print(self.data)
21                 # just send back the same data, but upper-cased
22                 self.request.sendall(self.data.upper())
23             except ConnectionResetError as e:
24                 print("Error",e)
25                 break
26 
27 
28 if __name__ == "__main__":
29     HOST, PORT = "localhost", 9999
30 
31     # Create the server, binding to localhost on port 9999
32     server = socketserver.TCPServer((HOST, PORT), MyTCPHandler)
33     #实例化
34     server.serve_forever()

Socketserver

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 client = socket.socket()
 5 client.connect(('localhost',9999))
 6 while True:
 7     msg = input(">>:").strip()
 8     if len(msg) == 0: continue
 9     client.send(msg.encode("utf-8"))
10     data =client.recv(1024)
11     print("recv:",data)
12 
13 client.close()

Client

此时,能不能支持多并发呢?我们可以多次启动客户端,发现不能。只有先断开1才会执行2,断开2才会执行3。

那么如何实现多并发呢?其实很简单。 只需要在服务器端修改TCPServer为ThreadingTCPServer即可。

ThreadingTCPServer就是多线程。什么事多线程呢?看后续

3 socket实现简单的SSH服务器端和客户端

通过os模块调用命令行。


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 import os
 3 import socket
 4 server = socket.socket()
 5 server.bind(('localhost',9999))
 6 
 7 server.listen()
 8 
 9 while True:
10     conn,addr = server.accept()
11     print("new coon",addr)
12     while True:
13         data = conn.recv(1024)
14         if not data:
15             print("客户端已断开")
16             break
17         print("执行指令:",data)
18         cmd_res = os.popen(data.decode()).read()
19         if len(cmd_res) == 0:
20             cmd_res = "cmd has no output"
21 
22         conn.send(cmd_res.encode("utf-8"))
23 
24 server.close()

SSH服务器端

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 client = socket.socket()
 5 
 6 client.connect(('localhost',9999))
 7 
 8 while True:
 9     cmd = input(">>:").strip()
10     if len(cmd) == 0:continue
11     client.send(cmd.encode("utf-8"))
12     cmd_res = client.recv(1024)
13 
14     print(cmd_res.decode())
15 
16 client.close()

SSH客户端

当使用存在的指令时,会有正常输出,但是当指令不存在时,通过判断让程序正常进行了。这个以后会有更好的解决办法

可以通过以下几个指令试一下,看一下执行结果

dirpwdipconfig

运行结果会发现竟然不全,那究竟是为什么呢?客户端接收1024剩下存在服务器端的内存里,就一直存在缓冲区中,如果不接收完会影响下一条指令的正常输出。

那么怎样能够接收完呢?

思路是这样的,在服务器端发送给客户端时先判断数据大小,客户端接收数据大小之后,可以通过循环每次1024接收,直至传输完毕。

修改之后代码是这样的。可以试试对比一下有什么不同?再次执行ipconfig


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 import os
 3 import socket
 4 server = socket.socket()
 5 server.bind(('localhost',9999))
 6 
 7 server.listen()
 8 
 9 while True:
10     conn,addr = server.accept()
11     print("new coon",addr)
12     while True:
13         data = conn.recv(1024)
14         if not data:
15             print("客户端已断开")
16             break
17         print("执行指令:",data)
18         cmd_res = os.popen(data.decode()).read()
19         if len(cmd_res) == 0:
20             cmd_res = "cmd has no output"
21         conn.send(str(len(cmd_res.encode())).encode("utf-8"))        #先发大小给客户端
22         conn.send(cmd_res.encode("utf-8"))
23 
24 server.close()

SSH服务器端

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 client = socket.socket()
 5 
 6 client.connect(('localhost',9999))
 7 
 8 while True:
 9     cmd = input(">>:").strip()
10     if len(cmd) == 0:continue
11     client.send(cmd.encode("utf-8"))
12     cmd_res_size = client.recv(1024)            #先接收命令结果的大小
13     print("命令结果大小:",cmd_res_size)
14 
15     received_size = 0
16     #received_data = b''
17     while received_size != int(cmd_res_size.decode()):
18         data = client.recv(1024)
19         received_size+=len(data)
20         print(received_size)
21         print(data.decode())
22     else:
23         print("cmd res received done",received_size)
24 
25     cmd_res = client.recv(1024)
26 
27     print(cmd_res.decode())
28 
29 client.close()

SSH客户端

我们看一下服务器中的一段代码:

两次发送,系统有时会把它们合在一起发出去,就出现了 粘包~! 因为不知道缓冲区什么时候会把这两条命令放在一起。

那下面来了解一下粘包。

4 粘包

TCP粘包是在一次接收数据不能完全地体现一个完整的消息数据。TCP通讯为何存在粘包呢?

主要原因是TCP是以流的方式来处理数据,再加上网络上MTU的往往小于在应用处理的消息数据,所以就会引发一次接收的数据无法满足消息的需要,导致粘包的存在。

那么我们如何解决呢?

第一种解决方法:

首先通过一种缓冲区接收数据超时,发送命令来间隔两次命令传输,但这样的后果就是延长数据传输时间,降低了传输效率。

这种方法显然不太可取。太low了~!

下面来个正确姿势解决粘包:

第二种解决方法:

让客户端给服务器端一个确认指令,通过确认指令间隔两次命令传输,这样就能阻隔两次命令的粘包。


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 import os
 3 import time
 4 import socket
 5 server = socket.socket()
 6 server.bind(('localhost',9999))
 7 
 8 server.listen()
 9 
10 while True:
11     conn,addr = server.accept()
12     print("new coon",addr)
13     while True:
14         data = conn.recv(1024)
15         if not data:
16             print("客户端已断开")
17             break
18         print("执行指令:",data)
19         cmd_res = os.popen(data.decode()).read()
20         if len(cmd_res) == 0:
21             cmd_res = "cmd has no output"
22         conn.send(str(len(cmd_res.encode())).encode("utf-8"))        #先发大小给客户端
23         #time.sleep(0.5)
24         client_ack = conn.recv(1024)    #等待客户端确认,不然就在这里挂起,从而完成上一条发送命令与下一条隔开,解决粘包
25         print("ack from client:",client_ack)
26         conn.send(cmd_res.encode("utf-8"))
27 
28 server.close()

服务器端

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 client = socket.socket()
 5 
 6 client.connect(('localhost',9999))
 7 
 8 while True:
 9     cmd = input(">>:").strip()
10     if len(cmd) == 0:continue
11     client.send(cmd.encode("utf-8"))
12     cmd_res_size = client.recv(1024)            #先接收命令结果的大小
13     print("命令结果大小:",cmd_res_size)
14     client("防止粘包发送的确定指令")
15 
16     received_size = 0
17     #received_data = b''
18     while received_size != int(cmd_res_size.decode()):
19         data = client.recv(1024)
20         received_size+=len(data)
21         print(received_size)
22         print(data.decode())
23     else:
24         print("cmd res received done",received_size)
25 
26     cmd_res = client.recv(1024)
27 
28     print(cmd_res.decode())
29 
30 client.close()

客户端

第三种方法:

通过服务器发送给客户端需要接受数据的大小,然后客户端自己判断大小通过每次接1024,最后一次把剩下的接收。也就是说刚好接受文件大小,再继续接受下一个。

这样也能解决粘包问题。同时下面的代码中对文件的传输还进行了MD5加密。关于ftp

ftp server:

1 读取文件名

2 检测文件是否存在

3 打开文件

4 检测文件大小

5 发送文件大小给客户端

6 等待客户端确认

7 开始边读边发数据

8 发送md5


 1 #Author:ZhangKanghui
 2 import os
 3 import time
 4 import socket
 5 import hashlib
 6 server = socket.socket()
 7 server.bind(('localhost',9999))
 8 
 9 server.listen()
10 
11 while True:
12     conn,addr = server.accept()
13     print("new coon",addr)
14     while True:
15         data = conn.recv(1024)
16         if not data:
17             print("客户端已断开")
18             break
19         cmd,filename = data.decode().split()
20         print(filename)
21         if os.path.isfile(filename):
22             f = open(filename,'rb')
23             m =hashlib.md5()
24             file_size = os.stat(filename).st_size
25             conn.send(str(file_size.encode()))   #send file size
26             conn.recv(1024)         #wait for ack
27             for line in f:
28                 m.update(line)
29                 conn.send(line)
30             print("file md5:",m.hexdiggest())
31             f.close()
32             conn.send(m.hexdiggest().encode())      #send md5
33 server.close()

ftp服务器端

 1 #Author:ZhangKanghui
 2 
 3 import socket
 4 import os
 5 import hashlib
 6 client = socket.socket()
 7 
 8 client.connect(('localhost',9999))
 9 
10 while True:
11     cmd = input(">>:").strip()
12     if len(cmd) == 0:continue
13     if cmd.startswith("get"):
14         client.send(cmd.encode())
15         server_reponse = client.recv(1024)
16         print("server response:",server_reponse)
17         client.send(b"i am ready to recv file")
18         file_total_size =int(server_reponse.decode())
19         received_size = 0
20         filename = cmd.split()[1]
21         f =open(filename +'.new','wb')
22         m = hashlib.md5()
23         while received_size < file_total_size:
24             if file_total_size - received_size >1024:       #表示要收不止一次
25                 size =1024
26             else:       #最后一次剩多少收多少
27                 size =file_total_size - received_size
28                 print("last recv:",size)
29 
30             data =client.recv(size)
31             received_size+=len(data)
32             m.update(data)
33             f.write(data)
34             #print(file_total_size,received_size)
35         else:
36             new_file_md5 =m.hexdigest()
37             print("flie recv done",file_total_size,received_size)
38             f.close()
39         server_file_md5 = client.recv(1024)
40         print("server file md5",server_file_md5)
41         print("client file md5",new_file_md5)
42 client.close()

ftp客户端

5 小结

真的不懂,可能以后会明白的。

安慰别人的话说服不了自己。

间歇性踌躇满志,持续性混吃等死~!

6 练习

作业:开发一个支持多用户在线的FTP程序

要求:

  1. 用户加密认证
  2. 允许同时多用户登录
  3. 每个用户有自己的家目录 ,且只能访问自己的家目录
  4. 对用户进行磁盘配额,每个用户的可用空间不同
  5. 允许用户在ftp server上随意切换目录
  6. 允许用户查看当前目录下文件
  7. 允许上传和下载文件,保证文件一致性
  8. 文件传输过程中显示进度条
  9. 附加功能:

新建目录mkdir

.查看当前工作目录的路径pwd

如果对一些基础概念还不够明确,或者这篇博客的逻辑不过清晰,可以看这里

python之socket_ssh实例 http://www.cnblogs.com/0zcl/p/6017088.html

python之socket_ftp实例 http://www.cnblogs.com/0zcl/p/6022774.html

6.1 程序目录结构

服务器端

客户端

都看到这里了,如果真的想弄明白,那就看这篇博客吧,我自己也不会。以后看明白了再补上。说出这句话自己心里都没底气。

点击这里: https://www.cnblogs.com/0zcl/p/6259128.html

我是尾巴~

这次推荐:以后买来新电脑请看这篇文章: https://mp.weixin.qq.com/s/OAQ3Vn3NRRHE4IfzoONjng

可以说是非常用心了!

虽不才,才要坚持。