Python之网络编程（socketserver模块详解、链接认证）

绝地灬酷狼 2023-07-18 06:20 38阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  多线程对多客户端
         *  socketserver
         *   *  分类（2种）
             *  12个类的继承关系（原理）
             *  socketserver的实现效果
         *  认证链接的合法性
         *   *  加盐(hmac)
             *  对暗号

***socketserver本质**是基于socket进行的一个封装，将多线程并发功能集成到一个新的模块里，就叫socketserver；  
它用来解决TCP套接字无法并发的问题，也就是无法一个服务端不能同时服务多个客户端的问题（UDP没有此问题，因为它不需要链接）*

### 多线程对多客户端 ###

![多线程对多客户端][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### socketserver ###

#### 分类（2种） ####

**1、server类：处理链接**  
BaseServer 处理链接必须  
TCPServer 处理流式（TCP）链接  
UDPServer 处理数据报式（UDP）链接

**2、request类：处理通信必须**  
BaseRequestHandler 处理通信  
StreamRequestHandler 处理流式通信，即TCP  
DatagramRequestHandler 处理数据报式通信，即UDP

#### 12个类的继承关系（原理） ####

socketserver模块的源码里面，主要只有12个类，这12个类实现了socketserver的所有功能，下面是这12个类的继承关系：  
![12个类的继承关系][12]

#### socketserver的实现效果 ####

**1、服务端测试代码：**

#导入socketserver模块
    import socketserver
    
    #定义一个类，该类必须继承socketserver下的BaseRequestHandler类
    class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):
        def handle(self):  #必须定义一个handle方法
            print('conn is ',self.request)  #self.request是获取的链接，相当于conn
            print('addr is ',self.client_address)  #self.client_address则是获取的地址，相当于addr
    
            #循环收发消息
            while True:
                try:  #异常处理
                    #收消息
                    data = self.request.recv(1024)  #1024字节
                    if not data:continue  #如果是空就重新输入
                    if data == 'quit':break  #退出
                    print('客户端发来的消息是：',data.decode('utf-8'),'\n')
    
                    #发消息
                    self.request.sendall(data.upper())  #将受到的数据转化为大写后发回客户端
                except Exception as e:
                    print(e)  #打印错误
                    break
    
    if __name__ == '__main__':
        #多线程的TCP服务端，即可以同时开启多个链接运行，也就是多客户端并发效果；
        #再将这样的功能实例化成一个对象s
        s = socketserver.ThreadingTCPServer(('192.168.43.247',8080),MyServer)
        #第一个参数为服务端的ip地址，用元组传进；第二个参数是刚刚定义的那个类
        
        s.serve_forever()  #永远，就是通信循环（链接循环）

**2、客户端测试代码：**

#客户端就不需要socketserver模块了，用socket模块收发消息就可以了
    from socket import *
    
    ip_port = ('192.168.43.247',8080)  #记录ip地址
    back_log = 5
    buffer_size = 1024
    
    tcp_client = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
    tcp_client.connect(ip_port)
    
    #实现循环发收消息
    while True:
        msg = input('请输入>>>')
        tcp_client.send(msg.encode('utf-8'))  #发消息
        print('客户端已发送出消息!')  #接收到的消息要解码
        #接收消息
        data = tcp_client.recv(buffer_size)  #buffer_size=1024默认参数，表示字节格式
        print('服务端发回的消息是：',data.decode('utf-8'))
    
    tcp_client.close()  #关闭socket对象

**3、多个相同的客户端**  
当然我们需要准备多个相同的客户端才能看到效果  
![多个客户端][20200324184303732.png]  
**4、测试结果：**  
![测试结果][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![断开并发][20200324191210123.png]  
*可以看到，成功实现了tcp套接字的并发效果，只有一个客户端，可以同时服务多个客户端，并且，四个客户端可以分别断开，不影响其他客户端的使用*

### 认证链接的合法性 ###

所谓认证客户端合法性，就是通过一条或多条规则，让服务端和客户端做一个接口验证；

如果验证成功就表明链接的合法的，就让对方的链接接入进来；错了当然就不允许接入

说白了就像对暗号一样，如果对了，就说明是自己人，就允许你进入；错了，就不准进

#### 加盐(hmac) ####

我们通过哈希算法，可以验证一段数据是否有效，方法就是对比该数据的哈希值，来判断用户的暗号是否正确；

为了防止黑客通过彩虹表根据哈希值反推我们的暗号，在计算哈希的时候，不能只通过对原始数据进行比较，还需要增加一些salt来使得相同的输入也能得到不同的哈希，这样，就可以让我们的数据更安全；

一般都是我们随机生成一个salt（一段随机码），然后与我们自定义的一个暗号进行混合运算，这个就是hmac算法，它通过一个标准算法，在计算哈希的过程中，把key混入计算过程中；

**hmac算法练习代码：**

import hmac
    
    message = b'ViewIn is strongest'  #自定义一段文字
    secret_key = b'Very'  #自定义暗号的关键文字
    
    h = hmac.new(secret_key, message, digestmod='MD5')  #将前两段文字用hmac算法混个，模式为MD5
    #如果文字很长，可以多次使用h.update(msg)操作
    
    print(h.hexdigest())  #以十六进制形式输出h

练习结果：  
![hmac算法][hmac]  
*可见使用hmac和普通hash算法都非常类似，hmac输出的长度和原始哈希算法的长度一样长。不过传入的key和message都必须是bytes类型，str类型需要首先编码为bytes；  
所以上文练习代码里在字符串前加了一个b，表示是二进制形式的变量*

#### 对暗号 ####

1、我们要完成验证链接合法性，就必须先用hmac对**生成我们的暗号**

#验证链接的合法性
    def conn_auth(conn):
        print('开始验证新链接的合法性')
        msg=os.urandom(32)  #生成一个32位随机码
        conn.sendall(msg)  #发送随机码给想接入的链接
        h=hmac.new(secret_key,msg)  #将随机码与我们自定义的暗号混合（加盐操作）
        digest=h.digest()  #再将混合后的内容转化成二进制
        respone=conn.recv(len(digest))  #接收对方发来的加盐结果
        return hmac.compare_digest(respone,digest)
        #再返回digest与想接入链接发来的消息做比较的结果，是一个布尔值
        #该布尔值作为对暗号的结果

2、暗号生成完了，自然就是要**开始对暗号了**

#开始对暗号
    def data_handler(conn,bufsize=1024):  #传入链接、可接收内容的大小
        #验证链接合法性
        if not conn_auth(conn):  #传入需要验证的链接到conn_auth
            print('该链接不合法,关闭！！！')
            conn.close()
            return
        
        #暗号对了，通信
        print('链接合法,开始通信！')
        while True:  #通信就是循环收发消息
            data=conn.recv(bufsize)  #收消息
            if not data:continue
            if data == 'quit':break
            conn.sendall(data.upper())  #发消息

经过这两步操作我们就可以对任何传来的链接进行验证了，客户端发来正确的暗号就让其连接上服务端；如果暗号错误或者压根就不知道有暗号，那肯定就连接不上服务端

**3、实现效果：**  
链接是合法的，暗号对上了：  
![链接合法][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
知道有暗号，但是暗号没对上：  
![非法1][1]  
压根就不知道有暗号：  
![不知道有暗号][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
*这样就成功完成了对链接的认证，合法就接入，不合法就断开。  
需要测试代码的Python学习伙伴们请私聊或评论*

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/11081850cc8b401c9f2f278634b564ec.png
[12]: /images/20230528/4bdfa22452264f54b6049fd5cfb1be67.png
[20200324184303732.png]: /images/20230528/06a2352794b140f8a287b85a2d075e62.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/b14a42662b27472682dc1b761df0730f.png
[20200324191210123.png]: /images/20230528/57c9418b1bcc462db9042afa516a60b2.png
[hmac]: /images/20230528/c2b6697dfbc64e44889e83cb896a25af.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/d1bc1a1ffebd40dc9f3844f4462440f5.png
[1]: /images/20230528/9f5238d0f5564ea1b67a3cb71309ace2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1ZpZXdpbmZpbml0ZWx5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230528/63c8275ebac14ab58ccb47edb3340913.png