计算机网络自顶向下方法套接字编程作业

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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；
如需转载请联系：[email protected]

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。

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

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 = '[email protected]'
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 = '[email protected]'
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