计算机网络自顶向下方法套接字编程之python实现

月小水长

发布于 2019-07-31 15:50:51

9790

发布于 2019-07-31 15:50:51

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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；如需转载请后台联系。

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；
这个连接套接字接受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

服务端代码

from socket import *
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
serverSocket.bind(("127.0.0.1",))
serverSocket.listen()
# 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()
        print(data)
        if not data:
            continue
        #data是一个get的http请求报文
        filename = data.split()[] #filename = /HelloWorld.html
        # #print(filename[1:])
        f = open(filename[:],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(, 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',))
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()
    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
再者，可以直接运行WebClient.py，此时会在工程路径下得到一个响应文件response.html 也可以在浏览器输入localhost:9999/index.html,将在网页上看到结果。在这里插入图片描述

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

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',))

while True:
    #产生一个0到10之间的随机数
    rand = random.randint(, )
    #从套接口上读取数据，参数为缓冲区大小
    message, address = serverSocket.recvfrom()
    #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 < :
        continue
    serverSocket.sendto(message, address)

客户端代码

import time
from socket import *
serverName = '127.0.0.1' # 主机
serverPort = 
# 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() # 设置超时时间为1s
for i in range(, ):
    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 + , 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()
        # 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+, serverName,modifiedMessage, rtt))
    except Exception as e:
        print('报文 %d: 的请求超时' % (i+)) # 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。在这里插入图片描述

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

可以先百度了解一下：Windows下操作POP3

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('@')+:]
    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！")