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Python黑帽編程2.8套接字編程
套接字編程在本系列教程中地位并不是很突出傲武，但是我們觀察網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用城榛，絕大多數(shù)都是基于Socket來做的，哪怕是絕大多數(shù)的木馬程序也是如此疟位。官方關(guān)于socket編程的文檔地址為https://docs.python.org/2/library/socket.html甜刻，我承認(rèn)我看起來都很費勁。
套接字為BSD UNIX系統(tǒng)核心的一部分傻铣，而且他們也被許多其他類似UNIX的操作系統(tǒng)包括Linux所采納祥绞。許多非BSD UNIX系統(tǒng)（如ms-dos蜕径，windows，os/2梦染，mac os及大部分主機(jī)環(huán)境）都以庫形式提供對套接字的支持朴皆。
三種最流行的套接字類型是:stream,datagram和raw。stream和datagram套接字可以直接與TCP協(xié)議進(jìn)行接口渡冻，而raw套接字則接口到IP協(xié)議。但套接字并不限于TCP/IP勋乾。
Python提供了兩個基本的套接字模塊：
l第一個是socket，它提供了標(biāo)準(zhǔn)的BSD Sockets API巍举。
l第二個是socketServer凝垛，它提供了服務(wù)器中心類，可以簡化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的開發(fā)炭分。
本節(jié)課程主要關(guān)注socket模塊的使用捧毛。
2.8.1 SOCKET函數(shù)
socket函數(shù)用來創(chuàng)建socket對象，使用前需要導(dǎo)入socket模塊师痕。我們先看一下socket函數(shù)的使用方式：
socket.socket([family[, type[, proto]]])
我們看到socket函數(shù)接收三個參數(shù)而账，下面分別介紹：
family——套接字對象使用的地址族福扬，可選值：AF_INET——IPv4地址族惜犀，AF_INET6——IPv6地址族，AF_UNIX——針對類UNIX系統(tǒng)的套接字虽界，如圖2所示莉御。
圖2
type可選參數(shù)如圖3所示礁叔。
圖3
proto是協(xié)議數(shù)，默認(rèn)是0煮岁，通常不需要關(guān)心該參數(shù)涣易。
熟悉了三個參數(shù)的含義新症，創(chuàng)建一個TCP或者UDP的socket對象就很容易了。
創(chuàng)建TCP Socket：
sock=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
創(chuàng)建UDP Socket：
sock=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
關(guān)于socket對象的各種方法的使用說明荚醒，大家可以去查官方文檔界阁，我這里就不貼了榛瓮，下面我們邊實踐，邊學(xué)習(xí)精续。
2.8.2創(chuàng)建SOCKET
我們首先來創(chuàng)建一個TCP的socket對象重付，代碼如下：
#Socket client example in python
import socket?? #for sockets
#create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
s =socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket Created'
創(chuàng)建一個socket對象很簡單，第一步導(dǎo)入socket模塊弓颈，第二步使用socket.socket方法創(chuàng)建一個socket對象删掀，參數(shù)在2.8.1節(jié)已經(jīng)做了說明披泪。運行結(jié)果如下：
圖4
2.8.3客戶端編程
創(chuàng)建socket之后款票，現(xiàn)在我們看看如何創(chuàng)建client端，連接一個服務(wù)端卡乾，這里我們選擇知乎（www.zhihu.com）缚够。socket類有個gethostbyname方法潮瓶，可以用來把域名轉(zhuǎn)換為ip地址，例如：
import socket?? #for sockets
import sys? #for exit
try:
#create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
except socket.error, msg:
print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
sys.exit();
print 'Socket Created'
host = 'www.zhihu.com'
try:
remote_ip = socket.gethostbyname( host )
except socket.gaierror:
#could not resolve
print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
sys.exit()
print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip
上面的代碼，我們首先導(dǎo)入了sys模塊思恐，用于在出現(xiàn)異常的情況下調(diào)用sys.exit()退出胀莹。同時，完善了異常捕獲媳否，創(chuàng)建socket可能會引發(fā)socket.error異常篱竭，gethostbyname方法可能會引發(fā)socket.gaierror異常，我們在編程過程中要注意這些錯誤吃媒。
運行結(jié)果如下：
圖5
現(xiàn)在我們獲得了ip赘那，端口我們使用80氯质，現(xiàn)在可以連接服務(wù)器了病梢。
import socket?? #for sockets
import sys? #for exit
try:
#create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
except socket.error, msg:
print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
sys.exit();
print 'Socket Created'
host = 'www.zhihu.com'
port = 80
try:
remote_ip = socket.gethostbyname( host )
except socket.gaierror:
#could not resolve
print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
sys.exit()
print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip
#Connect to remote server
s.connect((remote_ip , port))
print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip
注意上面加粗的代碼蜓陌，使用socket.connect方法連接服務(wù)端吩蔑，參數(shù)為ip地址和端口烛芬。
連接上服務(wù)器之后，現(xiàn)在可以向服務(wù)器發(fā)送信息了仆潮。
我們在上面代碼的基礎(chǔ)上遣臼，添加下面的代碼：
#Send some data to remote server
message = "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n"
try :
#Set the whole string
s.sendall(message)
except socket.error:
#Send failed
print 'Send failed'
sys.exit()
print 'Message send successfully'
首先定義了要發(fā)送的信息揍堰，準(zhǔn)備發(fā)送一個http協(xié)議的get請求。隨后我們使用socket.sendall方法發(fā)送信息隐砸。信息發(fā)送之后季希，如果沒有異常產(chǎn)生，應(yīng)該會得到知乎服務(wù)器的響應(yīng)內(nèi)容武通。那么如何接收信息呢珊搀？繼續(xù)添加如下代碼：
#Now receive data
reply = s.recv(4096)
print reply
我們使用socket.recv方法來接收數(shù)據(jù)境析，參數(shù)是接收的數(shù)據(jù)長度±拖現(xiàn)在我們來看一下運行結(jié)果：
圖6
最后沛鸵，接收完數(shù)據(jù)之后，不要忘了關(guān)閉socket：
s.close()
現(xiàn)在我們來總結(jié)下客戶端socket編程的基本流程：
1.創(chuàng)建套接字
2.連接服務(wù)端
3.發(fā)送數(shù)據(jù)
4.接收數(shù)據(jù)
5.關(guān)閉連接
下面看一下疾捍，一個基本的服務(wù)端栏妖，要做哪些工作吊趾。
2.8.4服務(wù)端編程
和客戶端編程類似，我們首先創(chuàng)建一個socket對象揩尸。
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
隨后岩榆，我們要把socket綁定到本機(jī)的IP和端口上了袁。
try:
s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
綁定ip和端口使用的是bind方法载绿。
服務(wù)端不會主動連接其他主機(jī)，而是等待客戶端連接怀浆，這需要進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)执赡。
s.listen(10)
print 'Socket now listening'
listen方法接收一個參數(shù)，用來指定可以同時掛起的連接數(shù)奠伪。
監(jiān)聽模式之后首懈，如果有客戶端連接進(jìn)來究履，如何接收連接呢最仑？需要使用accept方法。
#wait to accept a connection - blocking call
conn, addr =s.accept()
accept方法會返回一個代表當(dāng)前鏈接的connection對象和客戶端的ip地址欲芹。接下來就可以使用conn對象來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)了耀石，關(guān)閉連接也使用conn對象爸黄。
data = conn.recv(1024)
conn.sendall(data)
conn.close()
下面我們看一下服務(wù)端的完整代碼：
import socket
import sys
HOST = ''?? # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'
try:
s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
sys.exit()
print 'Socket bind complete'
s.listen(10)
print 'Socket now listening'
#wait to accept a connection - blocking call
conn, addr = s.accept()
print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
#now keep talking with the client
data = conn.recv(1024)
conn.sendall(data)
conn.close()
s.close()
將代碼保存為socket_server.py炕贵，從終端啟動称开，如下圖：
圖7
然后再啟動一個終端鳖轰，使用telnet連接扶镀。
圖8
此時可以看到服務(wù)端打印了連接的客戶端臭觉，接下來咋telnet終端輸入字符，回車發(fā)送過去狞膘。結(jié)果如圖7挽封。
圖9
從圖7可以看到telnet終端顯示了服務(wù)端返回的信息辅愿。
2.8.5改進(jìn)服務(wù)端
作為服務(wù)端，只能接收一次連接鸽素，和客戶端進(jìn)行有限次數(shù)的交互是不行的馍忽，要一直能接收來自客戶端的連接燕差，下面我們改進(jìn)服務(wù)端。
import socket
import sys
HOST = ''?? # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 5000 # Arbitrary non-privileged port
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'
try:
s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
sys.exit()
print 'Socket bind complete'
s.listen(10)
print 'Socket now listening'
#now keep talking with the client
while 1:
#wait to accept a connection - blocking call
conn, addr = s.accept()
print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
data = conn.recv(1024)
reply = 'OK...' + data
if not data:
break
conn.sendall(reply)
conn.close()
s.close()
修改后的代碼只是將接收客戶端連接的代碼放到一個while true循環(huán)里，這樣就可以不停的接收連接央串。保存上面的代碼碗啄，在終端打開等待連接稚字，然后啟動三個終端使用telnet進(jìn)行連接，結(jié)果如下：
圖10
這樣改起來，可以不停的接收新的連接了昌讲，但是每次只能接收一個連接剧蚣，有新連接的時候旋廷，舊連接就會斷掉饶碘，還是不夠完美扎运。想要分別對待每一個新入的連接饮戳，需要多線程登場了扯罐。
import socket
import sys
from thread import *
HOST = ''?? # Symbolic name meaning all available interfaces
PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
print 'Socket created'
#Bind socket to local host and port
try:
s.bind((HOST, PORT))
except socket.error , msg:
print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
sys.exit()
print 'Socket bind complete'
#Start listening on socket
s.listen(10)
print 'Socket now listening'
#Function for handling connections. This will be used to create threads
def clientthread(conn):
#Sending message to connected client
conn.send('Welcome to the server. Type something and hit enter\n') #send only takes string
#infinite loop so that function do not terminate and thread do not end.
while True:
#Receiving from client
data = conn.recv(1024)
reply = 'OK...' + data
if not data:
break
conn.sendall(reply)
#came out of loop
conn.close()
#now keep talking with the client
while 1:
#wait to accept a connection - blocking call
conn, addr = s.accept()
print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
#start new thread takes 1st argument as a function name to be run, second is the tuple of arguments to the function.
start_new_thread(clientthread ,(conn,))
s.close()
使用多線程歹河，首先要導(dǎo)入thread模塊秸歧。隨后我們定義了一個名為clientthread的方法，該方法接收每個客戶端連接對象谬墙，在內(nèi)部啟動一個新的while循環(huán)拭抬，這樣可以保證客戶端和服務(wù)端可以一直連接弄喘，反復(fù)通信蘑志。在外層贬派，仍然保留while循環(huán)搞乏，每次有客戶端連接的時候请敦，生成一個連接對象conn储玫，然后使用thread模塊的start_new_thread方法啟動一個新的線程撒穷，新線程調(diào)用clientthread方法裆熙，傳入剛接收的客戶端連接對象。
我們將上面的代碼保存為socket_thread.py,然后從終端啟動蛤奥，在啟動多個終端使用telnet進(jìn)行連接凡桥，連接之后發(fā)消息測試缅刽，結(jié)果如下：
圖11
2.8.6小結(jié)
本節(jié)我們學(xué)習(xí)了Python中socket的基本使用方法拷恨，并演示了基于TCP協(xié)議的客戶端和服務(wù)端編程方法谢肾。這里大家需要額外補(bǔ)充的知識點是多線程的使用芦疏，我們做網(wǎng)絡(luò)掃描、爬蟲等程序分预，都是離不開多線程應(yīng)用的。
下一節(jié)是第二章的最后一節(jié)薪捍，和大家聊一聊面向?qū)ο缶幊趟枷爰癙ython的面向?qū)ο缶幊谭椒ā?/p>
第2.8節(jié)《面向?qū)ο缶幊趟枷爰癙ython的面向?qū)ο缶幊谭椒?b>》已經(jīng)在微信訂閱號搶先發(fā)布笼痹，心急的同學(xué)進(jìn)入訂閱號（二維碼在下方），從菜單“網(wǎng)絡(luò)安全”—>”Python黑帽編程”進(jìn)入即可酪穿。
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