网络编程

Posted 2020-10-03 wateligx

osi模型

学习socket需要了解一些网络知识，其中osi模型为基础~~

互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

我们将应用层，表示层，会话层并作应用层，从tcp／ip五层协议的角度来阐述每层的由来与功能，搞清楚了每层的主要协议

理解网络之中的TCP通信之三次握手四次挥手

交互

通过使用python的socket模块实现简单的客户端与服务端的交互

#服务端，我们把网络交互看作是打电话
import socket
#买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#socket.AF_INET基于网络的套接字，sock_stream流式套接字 tcp，sock_SOCK_DGRAM 数据报协议 utp

#插卡
phone.bind((\'127.0.0.1\',8080))#唯一标识软件up+端口

#开机
phone.listen(5)#监听，由于单线程会有1个正常通信，最大5个半连接

#等电话连接
while True:
    conn,client_addr = phone.accept()#接收
    print(conn,client_addr)
    while True:
        try:#当客户端当方面断开连接时为避免服务端异常报错使用异常处理
            #基于建立的连接，收发消息
            client_data = conn.recv(1024)
            print(client_data)
            if not client_data:break#不能为空，收到空服务端不会返回消息
            conn.send(client_data.upper())
        except Exception:
            break

#挂电话
    conn.close()

#关机
phone.close()

#客户端
import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#sock_stream流式套接字 tcp，sock_SOCK_DGRAM 数据报协议 utp
phone.connect((\'127.0.0.1\',8080))

while True:
    msg = input(\'>>>\').strip()
    if  not msg:continue
    phone.send(msg.encode(\'utf-8\'))
    server_data = phone.recv(1024)
    print(server_data.decode(\'utf-8\'))

phone.close()

解决粘包问题

由于tcp协议是流式协议，所以连续传输会出现数据粘连的情况，要想准确接收想收到的数据，需要在发送数据前发送个报文头，来标识数据的长度。

打包模块struck

该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes

>>> struct.pack(\'i\',1111111111111)

 

解决粘包的流程为：

客户端订制报头

        head_dic={\'cmd\':cmd,\'filename\':os.path.basename(filename),\'filesize\':filesize}#报头包括data的一些信息
        head_json=json.dumps(head_dic)#为了能够传输需转化为json对象
        head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding)#转化为字节

客户端将报文头打包成4个字节

　　　　head_struct=struct.pack(\'i\',len(head_json_bytes))
客户端发送报文头长度
　　　　self.socket.send(head_struct)
客户端发送报文头

　　　　self.socket.send(head_json_bytes)
客户端发送数据

        with open(filename,\'rb\') as f:
            for line in f:
                self.socket.send(line)

服务端接收头长度4

　　　　head_struct = self.conn.recv(4)
服务端解报文头包得到字典中需要的key，真是发送数据的长度

  　　head_len = struct.unpack(\'i\', head_struct)[0]
服务端接收真实数据长度，并以utf-8解码，解json

　　　　head_json = self.conn.recv(head_len).decode(\'utf-8\')

　　　　head_dic = json.loads(head_json)

socketserver实现并发

服务端代码

#服务端固定格式
class FtpServer(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):#链路循环每来一个链接变产生一个链接对象
        pass

ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer((\'127.0.0.1\',8080),FtpServer)
ftpserver.serve_forever()

import socketserver
class FtpServer(socketserver.BaseRequestHandler):
    coding = \'utf-8\'
    def handle(self):
        while True:
            res = self.request.recv(1024)
            res = res.decode(\'utf-8\')
            res = json.loads(res)
            if hasattr(self,res[\'cmd\']):#可在传输中定义要执行的功能
                func = getattr(self, res[\'cmd\'])
                func(res)
            print(res)

    def login(self,res):
        \'\'\'
        登录接口
        \'\'\'
        pass

    def register(self,res):
        \'\'\'
        注册接口
        :param res:
        :return:
        \'\'\'
        pass

ftpserver = socketserver.ThreadingTCPServer((\'127.0.0.1\',8088),FtpServer)
ftpserver.serve_forever()

 

基于UDP的套接字

1. TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
2. UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
3. tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略

#基于udp的server端
from socket import *
udp_server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)#数据报
udp_server.bind((\'127.0.0.1\',8080))
#不需要监听连接listen
#不需要链接循环accpt
while True:
#不会产生粘包，当一条消息没有接收完整，就会丢失
    data,client_addr = udp_server.recvfrom(1024)#最大接受512字节 例如：dns传输，qq消息传输
    print(data,client_addr)
    udp_server.sendto(data.upper(),client_addr)

#发消息不会等客户端确认，便会删除自身缓存中的内容

#基于udp的client端
from socket import *
client_socket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
#不需要conn服务端
while True:
    msg = input(\'>>>\')
    client_socket.sendto(msg.encode(\'utf-8\'),(\'127.0.0.1\',8080))
    data,server_addr = client_socket.recvfrom(1024)
    print(data.decode(\'utf-8\'))

 利用socket实现并发

import socketserver

#并发udp客户端
class MyUdpHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        print(self.request)
        self.request[1].sendto(self.request[0].upper(),self.client_address)#客户端地址



if __name__ == \'__main__\':
    s = socketserver.ThreadingUDPServer((\'127.0.0.1\',8080),MyUdpHandler)
    s.serve_forever()

#客户端
from socket import *
client_socket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
#不需要conn服务端
while True:
    msg = input(\'>>>\')
    client_socket.sendto(msg.encode(\'utf-8\'),(\'127.0.0.1\',8080))
    data,server_addr = client_socket.recvfrom(1024)
    print(data.decode(\'utf-8\'))

paramiko模块

1、paramiko是一个用于做远程控制的模块，使用该模块可以对远程服务器进行命令或文件操作，值得一说的是，fabric和ansible内部的远程管理就是使用的paramiko来现实。

下载：pip3 install paramiko #在python3中

pycrypto，由于 paramiko 模块内部依赖pycrypto，所以先下载安装pycrypto #在python2中
pip3 install pycrypto
pip3 install paramiko
注：如果在安装pycrypto2.0.1时发生如下错误
        command \'gcc\' failed with exit status 1...
可能是缺少python-dev安装包导致
如果gcc没有安装，请事先安装gcc

在python2中

2、用于连接远程服务器并执行基本命令

基于用户名密码连接

import paramiko

# 创建SSH对象
ssh = paramiko.SSHClient()
# 允许连接不在know_hosts文件中的主机
ssh.set_missing_host_key_policy(paramiko.AutoAddPolicy())
# 连接服务器
ssh.connect(hostname=\'120.92.84.249\', port=22, username=\'root\', password=\'xxx\')

# 执行命令
stdin, stdout, stderr = ssh.exec_command(\'df\')
# 获取命令结果
result = stdout.read()
print(result.decode(\'utf-8\'))
# 关闭连接
ssh.close()

import paramiko

transport = paramiko.Transport((\'120.92.84.249\', 22))
transport.connect(username=\'root\', password=\'xxx\')

ssh = paramiko.SSHClient()
ssh._transport = transport

stdin, stdout, stderr = ssh.exec_command(\'df\')
res=stdout.read()
print(res.decode(\'utf-8\'))

transport.close()

SSHClient 封装 Transport

3 基于公钥密钥连接

客户端文件名：id_rsa

服务端必须有文件名：authorized_keys(在用ssh-keygen时，必须制作一个authorized_keys,可以用ssh-copy-id来制作)

import paramiko

private_key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(\'/tmp/id_rsa\')

# 创建SSH对象
ssh = paramiko.SSHClient()
# 允许连接不在know_hosts文件中的主机
ssh.set_missing_host_key_policy(paramiko.AutoAddPolicy())
# 连接服务器
ssh.connect(hostname=\'120.92.84.249\', port=22, username=\'root\', pkey=private_key)

# 执行命令
stdin, stdout, stderr = ssh.exec_command(\'df\')
# 获取命令结果
result = stdout.read()
print(result.decode(\'utf-8\'))
# 关闭连接
ssh.close()

import paramiko

private_key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(\'/tmp/id_rsa\')

transport = paramiko.Transport((\'120.92.84.249\', 22))
transport.connect(username=\'root\', pkey=private_key)

ssh = paramiko.SSHClient()
ssh._transport = transport

stdin, stdout, stderr = ssh.exec_command(\'df\')
result=stdout.read()
print(result.decode(\'utf-8\'))

transport.close()

SSHClient 封装 Transport

SFTPClient

基于用户名密码上传下载

import paramiko
 
transport = paramiko.Transport((\'120.92.84.249\',22))
transport.connect(username=\'root\',password=\'xxx\')
 
sftp = paramiko.SFTPClient.from_transport(transport)
# 将location.py 上传至服务器 /tmp/test.py
sftp.put(\'/tmp/id_rsa\', \'/etc/test.rsa\')
# 将remove_path 下载到本地 local_path
sftp.get(\'remove_path\', \'local_path\')
 
transport.close()

import paramiko

private_key = paramiko.RSAKey.from_private_key_file(\'/tmp/id_rsa\')

transport = paramiko.Transport((\'120.92.84.249\', 22))
transport.connect(username=\'root\', pkey=private_key )

sftp = paramiko.SFTPClient.from_transport(transport)
# 将location.py 上传至服务器 /tmp/test.py
sftp.put(\'/tmp/id_rsa\', \'/tmp/a.txt\')
# 将remove_path 下载到本地 local_path
sftp.get(\'remove_path\', \'local_path\')

transport.close()