計算機網路自頂向下方法套接字程式設計Python實現

摘要： 歡迎關注天善智慧，我們是專注於商業智慧BI，人工智慧AI，大資料分析與挖掘領域的垂直社群，學習，問答、求職一站式搞定！ 對商業智慧BI、大資料分析挖掘、機器學習，python，R等資料領域感興趣的同學加微信：tstoutiao，邀請你進入資料愛好者交流群，資料愛好者們都在這兒。 作者：...

歡迎關注天善智慧，我們是專注於商業智慧BI，人工智慧AI，大資料分析與挖掘領域的垂直社群，學習，問答、求職一站式搞定！

對商業智慧BI、大資料分析挖掘、機器學習，python，R等資料領域感興趣的同學加微信：tstoutiao，邀請你進入資料愛好者交流群，資料愛好者們都在這兒。

作者：  肖濤    Python愛好者社群專欄作者

個人公眾號：inspurer

個人網站: https://inspurer.github.io/

簡書: https://www.jianshu.com/u/1b872cf08f32

本部落格是針對，《計算機網路自頂向下方法》一書第二章後面套接字程式設計作業，所有程式碼均已上傳至我的github:https://github.com/inspurer/ComputerNetwork

所有程式碼均本人親自編寫，有問題歡迎評論交流。

作業1： Web伺服器

問題描述

使用Python開發一個簡單的Web伺服器，它僅能處理一個請求，具體而言，你的伺服器將

當一個客戶（瀏覽器）聯絡時建立一個連線套接字；

這個連線接受http請求；

解釋該請求以確定所請求的特定檔案；

從伺服器的檔案系統獲得請求的檔案；

建立一個由請求的檔案組成的HTTP響應報文，報文前有首部行；

經TCP連線向請求的瀏覽器傳送響應;

如果檔案不存在，返回 404 Not Found

問題解決

主要程式碼

服務端程式碼

from socket import *
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
serverSocket.bind(("127.0.0.1",9999))
serverSocket.listen(1)
# 沒有客戶端連結時一直在此阻塞
connectionSocket, addr = serverSocket.accept()
while True:
    print('waiting for connection...')
    try:
        #接收1k資料
        data = connectionSocket.recv(1024)
        print(data)
        if not data:
            continue
        #data是一個get的http請求報文
        filename = data.split()[1] #filename = /HelloWorld.html
        # #print(filename[1:])
        f = open(filename[1:],encoding="utf-8") #f = HelloWorld.html
        outputdata = f.read()
        header = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n'
        #回覆報文
        connectionSocket.send(header.encode())
        for i in range(0, len(outputdata)):
            connectionSocket.send(outputdata[i].encode())
        #connectionSocket.close()
        
    except IOError:
        header = 'HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n\r\n'
        connectionSocket.send(header.encode())
        connectionSocket.close()
# 瀏覽器鍵入 localhost:***/index.html會有兩個請求
# index.html && favicon.ico(網站的圖示)

客戶端程式碼

from socket import *
ClientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
ClientSocket.connect(('localhost',9999))
while True:
    #這裡的Connetction: close不同於瀏覽器常見的keep-alive,
    #close表示要求伺服器在傳送完被請求的物件後就關閉這條連結
    Head = '''GET /index.html HTTP/1.1\r\nHost: localhost:9999\r\nConnection: close\r\nUser-agent: Mozilla/5.0\r\n\r\n'''
    ClientSocket.send(Head.encode('utf-8'))
    data = ClientSocket.recv(1024)
    print(data)
    with open("response.html","wb") as f:
        f.write(data)

How to run

首先執行服務端程式碼 WebServer.py

可以直接執行 WebClient.py

此時會在工程下得到一個響應檔案 response.html

瀏覽器方式時，需要取消對服務端程式碼第25行 #connectionSocket.close()

的註釋再執行,至於為什麼是這樣，這是個歷史遺留問題，有興趣還是私戳我郵箱交流吧。[email protected]

作業2： UDP ping程式

問題描述

使用python採用UDP協議編寫一個ping程式，傳送一個簡單的ping報文給伺服器，並確定從客戶傳送ping報文伺服器到接受到pong報文為止的時延，稱為往返時延(RTT) 。因為UDP是一個不可靠的協議，客戶傳送的分組可能會丟失，為此，客戶不能無限期地等待伺服器的響應，等待時間至多為1s，否則，列印一條錯誤資訊。

問題解決

主要程式碼

服務端程式碼

import random
from socket import *
#AF_INET指定使用IPv4協議，如果要用更先進的IPv6，就指定為AF_INET6
#SOCK_DGRAM指定了這個Socket的型別是UDP
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
#用0.0.0.0繫結到所有的網路地址，還可以用127.0.0.1繫結到本機地址
serverSocket.bind(('127.0.0.1',12000))

while True:
    #產生一個0到10之間的隨機數
    rand = random.randint(0, 10)
    #從套介面上讀取資料，引數為緩衝區大小
    message, address = serverSocket.recvfrom(1024)
    #通過列印我們可以看到UDP客戶端socket的埠是不確定，系統隨機分配的
    print("收到來自 %s 的報文: (%s)" % (address,message))
    # 把接收到的資訊全部轉為大寫
    print("隨機數是: %d" % rand)
    message = message.upper()
    #如果隨機數小於4，服務端無應答,客戶端就會超時
    if rand < 4:
        continue
    serverSocket.sendto(message, address)

客戶端程式碼

import time
from socket import *
serverName = '127.0.0.1' # 主機
serverPort = 12000
# 建立Socket時，AF_INET指定使用IPv4協議，如果要用更先進的IPv6，就指定為AF_INET6
# SOCK_DGRAM指定了這個Socket的型別是UDP
# SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP協議
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
clientSocket.settimeout(1) # 設定超時時間為1s
for i in range(0, 10):
    oldTime = time.time()
    sendTime = time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(oldTime))
    # encode()把str轉成bytes,傳輸格式要求
    message = ('package %d,client_local_time:%s' % (i + 1, sendTime)).encode()
    try:
        # 傳送資料
        clientSocket.sendto(message, (serverName, serverPort))
        # 1024指定要接收的最大資料量為1kb = 1024 bytes
        # recvfrom是一個系統呼叫，由使用者態轉向系統態，從套介面上接收資料，並捕獲資料傳送源的地址。
        # 如果資料報大於緩衝區，那麼緩衝區中只有資料報的前面部分，其他的資料都丟失了，並且recvfrom()函式返回WSAEMSGSIZE錯誤
        # 如果沒有資料待讀，那麼除非是非阻塞模式，不然的話套介面將一直等待資料的到來，果沒有在Timeout = 1s內接收到資料，此時將返回SOCKET_ERROR錯誤，錯誤程式碼是WSAEWOULDBLOCK。用select()或WSAAsynSelect()可以獲知何時資料到達
        # UDP的 recvfrom() 和 TCP 的recv()不一樣,具體可以看 TCP Ping專案
        modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(1024)
        # 計算往返時間
        rtt = time.time() - oldTime
        # decode 把bytes轉成str
        modifiedMessage = modifiedMessage.decode("utf-8")
        print('報文 %d 收到來自 %s 的應答: %s,往返時延(RTT) = %fs' % (i+1, serverName,modifiedMessage, rtt))
    except Exception as e:
        print('報文 %d: 的請求超時' % (i+1)) # 處理異常

How to Run

先執行服務端程式碼，再執行客戶端程式碼，注意不要佔用埠。

郵件客戶

問題描述

使用STMP協議從一個郵箱向另一個郵箱傳送郵件

問題解決

可以先了解一下：Windows下操作POP3

https://blog.csdn.net/ygdxt/article/details/83928802

主要程式碼

#作業3：郵件客戶
from smtplib import SMTP
from email.mime.text import MIMEText
from email.header import Header

mail_server = 'smtp.163.com'
#根據傳送方郵箱確定郵箱伺服器
#qq郵箱的伺服器為smtp.qq.com;163郵箱為smtp.163.com
def get_mail_server(sender):
    key = sender[sender.index('@')+1:]
    return "smtp."+key

port = '25'  ## SMTP協議預設埠是25
sender = '[email protected]'
mail_server = get_mail_server(sender)
sender_pass = 'put your mail_code here'    #注意是授權碼,而不是登入密碼,需要在郵箱端先獲取
receiver = '[email protected]'
mail_msg = 'this is a demo'

#第一個引數就是郵件正文，
# 第二個引數是MIME的subtype，傳入'plain'表示純文字，最終的MIME就是'text/plain'，
# 最後一定要用utf-8編碼保證多語言相容性。
msg = MIMEText(mail_msg, 'plain', 'utf-8')
msg['From'] = sender
msg['To'] = receiver
#Header物件編碼文字，包含utf-8編碼資訊和Base64編碼。
msg['Subject'] = Header('來自inspurer的個人計算機', 'utf-8')
try:
    server = SMTP(mail_server, port)
    #用set_debuglevel(1),可以打印出和SMTP伺服器互動的所有資訊
    #server.set_debuglevel(1)
    server.login(sender, sender_pass)
    #由於可以一次發給多個人，所以傳入一個list，郵件正文是一個str，as_string()把MIMEText物件變成str
    server.sendmail(sender, (receiver), msg.as_string() )
    server.quit()
    print("郵件傳送成功！")
except:
    server.quit()
    print("郵件傳送失敗！")

How to Run

直接執行 stmpDemo.py

注意程式碼裡的郵箱授權碼要填成你自己的，它和郵箱登入密碼不一樣，至於怎麼獲取百度吧，我不做搬運工。

作業4： 多執行緒Web代理伺服器

寫到這發現深夜了，以後更新

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