python网络编程课后练习

Posted 2020-11-10 寻寻觅觅

1、什么是C/S架构？

客户端/服务器架构。实现服务端软件与客户端软件基于网络的通信。

2、互联网协议是什么？分别介绍五层协议中每一层的功能？

互联网协议是指用于互联网通信的规范。分为：osi七层、tcp/ip五层、tcp/ip四层

物理层：基于电气特性发送高低电压，高电压用1，低电压用0

数据链路层：通过Ethernet协议标准将电信号进行分组

网络层：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

传输层：建立端口到端口的通信，使用TCP/UDP协议

应用层：发起请求，使用http/ftp/自定义协议

3、基于tcp协议通信，为何建立链接需要三次握手，而断开链接却需要四次挥手

三次握手：首先客户端给服务端发送一个syn包请求连接；服务端收到之后会对客户端的请求作出回应，发送一个ack包给客户端，并且同时将一个syn包发送给客户端请求连接，即发送syn包+ack包；客户端收到syn包+ack包之后，对服务端的请求作出确认，发送一个ack包给服务端，此时，完成三次握手，客户端和服务端开始收发数据。

断开连接的时候，TCP也需要互相确认才可以断开连接，采用四次挥手断开一个连接,客户端如果发送完数据，就给服务端发送一个断开连接的请求，服务端收到请求后，给客户端发送一个确认信息，服务端接收完数据之后给客户端发送断开连接的请求，客户端收到消息后给服务端发送一个确认消息，至此，连接断开。

这样做的原因是，两端数据的接收并不是同时进行的，数据大小也不一样，如果三次挥手有可能导致一端的数据接收不完整。

4、为何基于tcp协议的通信比基于udp协议的通信更可靠？

tcp协议是面向链接的协议，在通信过程中，双方通过三次握手建立连接、四次挥手断开连接，发送方给接收方发送数据，如果没有得到接收方的回应，就会继续给它发消息，直到接收方回应。

udp是面向数据报的协议，不需要三次握手建立连接，它不会管接收方有没有收到数据。

5、流式协议指的是什么协议，数据报协议指的是什么协议？

流式协议指TCP协议，是通过三次握手建立连接再发送数据的，会存在粘包现象，当发送空消息时，对方并不会收到，不一定是一个send就要对应一个recv，传输效率低，网络开销大，可靠性高。

数据报协议是指UDP协议，是以消息为单位发送的数据的，一个sendto就对应一个recvfrom，不会存在粘包现象，即使发送空消息也能收到，传输效率高，网络开销小，可靠性低。

6、什么是socket？简述基于tcp协议的套接字通信流程

socket是介于应用层和传输层之间的一组接口。将复杂的TCP/IP协议封装到接口里面，使用者只需要知道怎么用即可，不需要关心底层的实现。

基于TCP的套接字通信流程：

1）服务端：创建一个套接字对象；绑定本机地址信息；开始时监听；接收连接；

2）客户端：创建套接字对象；主动连接客户端；等待对方接收

通过三次握手后建立连接，开始收发消息。

收发消息完了之后，通过四次挥手断开连接。

7、什么是粘包？ socket 中造成粘包的原因是什么？ 哪些情况会发生粘包现象？

粘包是指两次命令执行的结果黏在一起。粘包发生在TCP协议中。

造成粘包的原因：接收方不知道所要接收消息的大小和界限。

发生粘包的情况：1、socket缓冲区导致，socket为了提高传输效率，往往会将较短时间间隔内较小的数据包合并发送，这样接收方就会收到一个粘包数据；

　　　　　　　　2、接收方不知道该接收多大数据量，当接收方的最大接收量小于消息大小时，会发生粘包。

8、基于socket开发一个聊天程序，实现两端互相发送和接收消息

# 服务端
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR, 1)
server.bind(("127.0.0.1", 8080))
server.listen(5)
print("starting.....")
while True:
    conn, client_addr = server.accept()
    if not conn:
        break
    while True:
        msg = conn.recv(1024)
        print("from aa:", msg.decode())
        if msg.decode() == "bye":
            break
        inp = input("me:").strip()
        conn.send(inp.encode())
    conn.close()
server.close()


# 客户端
import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
client.connect(("127.0.0.1", 8080))
while True:
    msg = input("me:").strip()
    client.send(msg.encode())
    if msg == "bye":
        break
    msg1 = client.recv(1024)
    print("from xx:", msg1.decode())
    
client.close()

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9、基于tcp socket，开发简单的远程命令执行程序，允许用户执行命令，并返回结果

# 服务端
import socket
import subprocess
import struct
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(("127.0.0.1", 8080))
s.listen(3)
while True:
    print("starting....")
    conn,addr = s.accept()
    if not conn:
        break
    while True:
        cmd = conn.recv(1024).decode()
        if not cmd:
            break
        res = subprocess.Popen(cmd, stdout=subprocess.PIPE,
                               stderr=subprocess.PIPE, shell=True)
        stdout = res.stdout.read()
        stderr = res.stderr.read()
        res_len = len(stdout)+len(stderr)
        len_struct = struct.pack("i", res_len)
        conn.send(len_struct)
        conn.send(stdout)
        conn.send(stderr)
    conn.close()
s.close()


# 客户端
import socket
import struct
c = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
c.connect(("127.0.0.1", 8080))
while True:
    cmd = input("input command:").strip()
    c.send(cmd.encode())
    if not cmd:
        break
    header = c.recv(4)
    header_len = struct.unpack("i", header)[0]
    res = c.recv(header_len)
    print("command results:", res.decode("gbk"))
c.close()

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10、基于tcp协议编写简单FTP程序，实现上传、下载文件功能，并解决粘包问题

# 服务端
import socket
import os
import json
import struct


class Server:
    host = "127.0.0.1"
    port = 8080
    max_recv = 512
    serverfile = r"D:code2ex删除文件传输serverserverfile"

    def __init__(self):
        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.sock.bind((self.host, self.port))
        self.sock.listen(2)

    def get(self, filename):
        """下载文件
        制作报头，json，拿到报头大小，压缩报头长度为4，发送报头长度，发送报头，发送文件"""
        header_dic = {"filename": filename,
                      "md5": "xxx",
                      "file_size": os.path.getsize(os.path.join(self.serverfile, filename))}
        header_bytes = json.dumps(header_dic).encode()
        header_len = len(header_bytes)
        header_struct = struct.pack("i", header_len)
        self.conn.send(header_struct)
        self.conn.send(header_bytes)
        with open(os.path.join(self.serverfile, filename), "rb") as f:
            for line in f:
                self.conn.send(line)

    def put(self, filename):
        """上传文件
        拿到报头长度，解压报头长度，接收报头，json，拿到文件大小，接收文件"""
        header_struct = self.conn.recv(4)
        header_len = struct.unpack("i", header_struct)[0]
        header_bytes = self.conn.recv(header_len)
        header_dic = json.loads(header_bytes.decode())
        file_size = header_dic["file_size"]
        recv_size = 0
        with open(os.path.join(self.serverfile, filename), "wb") as f:
            while recv_size < file_size:
                content = self.conn.recv(self.max_recv)
                f.write(content)
                recv_size += len(content)

    def run(self):
        while True:
            print("starting....")
            self.conn,self.addr = self.sock.accept()
            if not self.conn:
                break
            while True:
                cmd = self.conn.recv(self.max_recv).decode()
                if not cmd:
                    break
                cmds = cmd.strip().split()
                if hasattr(self, cmds[0]):
                    func = getattr(self, cmds[0])
                    func(cmds[1])
            self.conn.close()
        self.sock.close()


server = Server()
if __name__ == "__main__":
    server.run()


# 客户端
import socket
import os
import json
import struct


class Client:
    host = "127.0.0.1"
    port = 8080
    max_recv = 512
    localfile = r"D:code2ex删除文件传输clientlocalfile"

    def __init__(self):
        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.sock.connect((self.host, self.port))

    def get(self, filename):
        """下载文件
        接收报头大小，解压报头大小，接收报头，json，
        拿到文件大小，接收文件，存储文件
        """
        header_struct = self.sock.recv(4)
        header_len = struct.unpack("i", header_struct)[0]
        header_bytes = self.sock.recv(header_len)
        header_dic = json.loads(header_bytes.decode())
        file_size = header_dic["file_size"]
        recv_size = 0
        with open(os.path.join(self.localfile, filename), "wb") as f:
            while recv_size < file_size:
                content = self.sock.recv(self.max_recv)
                f.write(content)
                recv_size += len(content)
            print("下载成功！")

    def put(self, filename):
        """上传文件
        制作报头，json,压缩报头长度，发送报头长度，发送报头，发送文件"""
        header_dic = {"filename": filename,
                      "md5":"xxxx",
                      "file_size":os.path.getsize(os.path.join(self.localfile, filename))}
        header_bytes = json.dumps(header_dic).encode()
        header_len = len(header_bytes)
        header_struct = struct.pack("i", header_len)
        self.sock.send(header_struct)
        self.sock.send(header_bytes)
        with open(os.path.join(self.localfile, filename), "rb") as f:
            for line in f:
                self.sock.send(line)
        print("上传成功！")

    def run(self):
        while True:
            cmd = input("input command:").strip()
            if not cmd:
                break
            cmds = cmd.split()
            if len(cmds) == 2 and hasattr(self, cmds[0]):
                self.sock.send(cmd.encode())
                func = getattr(self, cmds[0])
                func(cmds[1])
        self.sock.close()


client = Client()
if __name__ == "__main__":
    client.run()

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11、基于udp协议编写程序，实现功能

　　1）执行指定的命令，让客户端可以查看服务端的时间

　　2）执行指定的命令，让客户端可以与服务的的时间同步

# 服务端
import socket
import time
import subprocess
server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 绑定IP、端口
while True:
    cmd,addr = server.recvfrom(1024)
    if not addr:
        break
    print(cmd.decode(), addr)
    if cmd.decode() == "time":  # 返回服务端时间
        time_now = time.strftime("%Y-%m-%d  %H:%M:%S", time.localtime())  # 当前日期时间
        server.sendto(time_now.encode("gbk"), addr)  # 发送
    else:  # 解析命令
        obj = subprocess.Popen(cmd.decode(), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
        stdout = obj.stdout.read()
        stderr = obj.stderr.read()
        server.sendto(stdout+stderr, addr)
server.close()


# 客户端
import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
addr = ("127.0.0.1", 8080)

while True:
    cmd = input(">>>").strip()
    if not cmd:
        break
    client.sendto(cmd.encode(), addr)  # 发送命令
    msg, addr_server = client.recvfrom(1024)  # 接收消息
    print(msg.decode("gbk"))
client.close()

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