计算机网络自顶向下方法套接字编程Python实现

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作者:  肖涛    Python爱好者社区专栏作者  

个人公众号:inspurer

个人网站: https://inspurer.github.io/

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

本博客是针对,《计算机网络自顶向下方法》一书第二章后面套接字编程作业,所有代码均已上传至我的github:https://github.com/inspurer/ComputerNetwork

所有代码均本人亲自编写,有问题欢迎评论交流。

作业1: Web服务器

问题描述

使用Python开发一个简单的Web服务器,它仅能处理一个请求,具体而言,你的服务器将

当一个客户(浏览器)联系时创建一个连接套接字;

这个连接接受http请求;

解释该请求以确定所请求的特定文件;

从服务器的文件系统获得请求的文件;

创建一个由请求的文件组成的HTTP响应报文,报文前有首部行;

经TCP连接向请求的浏览器发送响应;

如果文件不存在,返回404 Not Found

问题解决

主要代码

服务端代码

from socket import *
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
serverSocket.bind(("127.0.0.1",9999))
serverSocket.listen(1)
# 没有客户端链接时一直在此阻塞
connectionSocket, addr = serverSocket.accept()
while True:
   print('waiting for connection...')
   try:
       #接收1k数据
       data = connectionSocket.recv(1024)
       print(data)
       if not data:
           continue
       #data是一个get的http请求报文
       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'
       #回复报文
       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()
# 浏览器键入 localhost:***/index.html会有两个请求
# index.html && favicon.ico(网站的图标)

客户端代码

from socket import *
ClientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
ClientSocket.connect(('localhost',9999))
while True:
   #这里的Connetction: close不同于浏览器常见的keep-alive,
   #close表示要求服务器在发送完被请求的对象后就关闭这条链接
   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

首先运行服务端代码WebServer.py

可以直接运行WebClient.py

此时会在工程下得到一个响应文件response.html

也可以在浏览器输入localhost:9999/index.html

浏览器方式时,需要取消对服务端代码第25行#connectionSocket.close()

的注释再运行,至于为什么是这样,这是个历史遗留问题,有兴趣还是私戳我邮箱交流吧。2391527690@qq.com

作业2: UDP ping程序

问题描述

使用python采用UDP协议编写一个ping程序,发送一个简单的ping报文给服务器,并确定从客户发送ping报文服务器到接受到pong报文为止的时延,称为往返时延(RTT) 。因为UDP是一个不可靠的协议,客户发送的分组可能会丢失,为此,客户不能无限期地等待服务器的响应,等待时间至多为1s,否则,打印一条错误信息。

问题解决

主要代码

服务端代码

import random
from socket import *
#AF_INET指定使用IPv4协议,如果要用更先进的IPv6,就指定为AF_INET6
#SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
#用0.0.0.0绑定到所有的网络地址,还可以用127.0.0.1绑定到本机地址
serverSocket.bind(('127.0.0.1',12000))

while True:
   #产生一个0到10之间的随机数
   rand = random.randint(0, 10)
   #从套接口上读取数据,参数为缓冲区大小
   message, address = serverSocket.recvfrom(1024)
   #通过打印我们可以看到UDP客户端socket的端口是不确定,系统随机分配的
   print("收到来自 %s 的报文: (%s)" % (address,message))
   # 把接收到的信息全部转为大写
   print("随机数是: %d" % rand)
   message = message.upper()
   #如果随机数小于4,服务端无应答,客户端就会超时
   if rand < 4:
       continue
   serverSocket.sendto(message, address)

客户端代码

import time
from socket import *
serverName = '127.0.0.1' # 主机
serverPort = 12000
# 创建Socket时,AF_INET指定使用IPv4协议,如果要用更先进的IPv6,就指定为AF_INET6
# SOCK_DGRAM指定了这个Socket的类型是UDP
# SOCK_STREAM指定使用面向流的TCP协议
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
clientSocket.settimeout(1) # 设置超时时间为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转成bytes,传输格式要求
   message = ('package %d,client_local_time:%s' % (i + 1, sendTime)).encode()
   try:
       # 发送数据
       clientSocket.sendto(message, (serverName, serverPort))
       # 1024指定要接收的最大数据量为1kb = 1024 bytes
       # recvfrom是一个系统调用,由用户态转向系统态,从套接口上接收数据,并捕获数据发送源的地址。
       # 如果数据报大于缓冲区,那么缓冲区中只有数据报的前面部分,其他的数据都丢失了,并且recvfrom()函数返回WSAEMSGSIZE错误
       # 如果没有数据待读,那么除非是非阻塞模式,不然的话套接口将一直等待数据的到来,果没有在Timeout = 1s内接收到数据,此时将返回SOCKET_ERROR错误,错误代码是WSAEWOULDBLOCK。用select()或WSAAsynSelect()可以获知何时数据到达
       # UDP的 recvfrom() 和 TCP 的recv()不一样,具体可以看 TCP Ping项目
       modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(1024)
       # 计算往返时间
       rtt = time.time() - oldTime
       # decode 把bytes转成str
       modifiedMessage = modifiedMessage.decode("utf-8")
       print('报文 %d 收到来自 %s 的应答: %s,往返时延(RTT) = %fs' % (i+1, serverName,modifiedMessage, rtt))
   except Exception as e:
       print('报文 %d: 的请求超时' % (i+1)) # 处理异常

How to Run

先运行服务端代码,再运行客户端代码,注意不要占用端口。

邮件客户

问题描述

使用STMP协议从一个邮箱向另一个邮箱发送邮件

问题解决

可以先了解一下:Windows下操作POP3

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

主要代码

#作业3:邮件客户
from smtplib import SMTP
from email.mime.text import MIMEText
from email.header import Header

mail_server = 'smtp.163.com'
#根据发送方邮箱确定邮箱服务器
#qq邮箱的服务器为smtp.qq.com;163邮箱为smtp.163.com
def get_mail_server(sender):
   key = sender[sender.index('@')+1:]
   return "smtp."+key

port = '25'  ## SMTP协议默认端口是25
sender = '2391527690@qq.com'
mail_server = get_mail_server(sender)
sender_pass = 'put your mail_code here'    #注意是授权码,而不是登录密码,需要在邮箱端先获取
receiver = 'csu_xiaotao@163.com'
mail_msg = 'this is a demo'

#第一个参数就是邮件正文,
# 第二个参数是MIME的subtype,传入'plain'表示纯文本,最终的MIME就是'text/plain',
# 最后一定要用utf-8编码保证多语言兼容性。
msg = MIMEText(mail_msg, 'plain', 'utf-8')
msg['From'] = sender
msg['To'] = receiver
#Header对象编码文本,包含utf-8编码信息和Base64编码。
msg['Subject'] = Header('来自inspurer的个人计算机', 'utf-8')
try:
   server = SMTP(mail_server, port)
   #用set_debuglevel(1),可以打印出和SMTP服务器交互的所有信息
   #server.set_debuglevel(1)
   server.login(sender, sender_pass)
   #由于可以一次发给多个人,所以传入一个list,邮件正文是一个str,as_string()把MIMEText对象变成str
   server.sendmail(sender, (receiver), msg.as_string() )
   server.quit()
   print("邮件发送成功!")
except:
   server.quit()
   print("邮件发送失败!")

How to Run

直接运行stmpDemo.py

注意代码里的邮箱授权码要填成你自己的,它和邮箱登录密码不一样,至于怎么获取百度吧,我不做搬运工。

作业4: 多线程Web代理服务器

写到这发现深夜了,以后更新

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