鐵樂學Python_Day35_Socket模塊3和hmac模塊

来源:https://www.cnblogs.com/tielemao/archive/2018/05/11/9022939.html
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驗證客戶端鏈接的合法性 如果你想在分散式系統中實現一個簡單的客戶端鏈接認證功能，又不像SSL那麼複雜， 那麼可以利用hmac+加鹽的方式來實現。 SocketServer是標準庫中的一個高級模塊（python3.x中重命名為socketserver）， 它的目標是簡化很多樣板代碼，它們是創建網路客... ...


驗證客戶端鏈接的合法性

如果你想在分散式系統中實現一個簡單的客戶端鏈接認證功能，又不像SSL那麼複雜，
那麼可以利用hmac+加鹽的方式來實現。

例1:簡單的服務端如下
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import os
import socket
import hmac

secret_key = '老衲洗頭用飄柔'.encode('utf-8')
server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1', 9527))
server.listen()
while True:
    try:
        conn, addr = server.accept()
        random_bytes = os.urandom(32)
        conn.send(random_bytes)
        hmac_obj = hmac.new(key=secret_key, msg=random_bytes)
        ret = hmac_obj.hexdigest()
        print(hmac_obj.hexdigest())
        msg = conn.recv(1024).decode('utf-8')
        if msg == ret:
            print('是合法的客戶端')
        else:
            print('不是合法的客戶端')
            conn.close()
    finally:
        server.close()
        break

客戶端如下：
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import socket
import hmac

secret_key = '老衲洗頭用飄柔'.encode('utf-8')
client = socket.socket()
client.connect(('127.0.0.1', 9527))

urandom = client.recv(1024)
hmac_obj = hmac.new(key=secret_key, msg=urandom)
client.send(hmac_obj.hexdigest().encode('utf-8'))
print('--------')
client.close()

效果如下：
33e40f5f66b2e9b2867a7862d02fba9d
是合法的客戶端。

例2:TCP時間戳伺服器驗證
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import os
import hmac
from socket import *
from time import ctime

'''
socket tcp時間戳服務端，利用hmac模塊加鹽驗證客戶端連接的合法性
'''

# 加鹽
secret_key = '芝麻開門'.encode('utf-8')

def conn_auth(conn):
    '''
    認證客戶端鏈接
    :param conn: 客戶端鏈接
    :return: True or False
    '''
    print('開始驗證新鏈接的合法性')
    # os模塊生成隨機32位字元串，用於發送給客戶端驗證
    ustr = os.urandom(32)
    conn.sendall(ustr)
    # 生成密鑰 hmac加鹽+32位隨機字元串
    cipher = hmac.new(secret_key, ustr).digest()
    #　接收客戶端發送過來的密鑰，長度和這邊生成的應當一致
    result = conn.recv(len(cipher))
    # compare 兩相比較，一致返回true，否則為false
    return hmac.compare_digest(result, cipher)

def data_handler(conn,bufsize=1024):
    # 如果驗證不通過
    if not conn_auth(conn):
        print('鏈接非法，關閉')
        conn.close()
        return
    print('鏈接已通過驗證，開始通信')
    while True:
        data = conn.recv(bufsize)
        if not data:break
        data = '[%s] %s' % (ctime(), data.decode('utf-8'))
        conn.sendall(data.encode('utf-8'))
    conn.close()

def server_handler(host,port,bufsize=1024,num=5):
    '''
    socket tcp服務端設置
    :param host: 主機名或ip地址
    :param port: 埠號
    :param bufsize: 緩衝區大小，預設1024
    :param num: 偵聽最大客戶端，預設5位
    :return: 
    '''
    tcpss = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    tcpss.bind((host,port))
    tcpss.listen(num)
    while True:
        conn, addr = tcpss.accept()
        print('新連接[%s:%s]' % (addr[0], addr[1]))
        data_handler(conn,bufsize)

if __name__ == '__main__':
    host = 'localhost'
    port = 9527
    server_handler(host, port)

TCP時間戳客戶端：
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

'''
socket tcp時間戳客戶端，利用hmac模塊加鹽驗證客戶端連接的合法性
'''

import os
import hmac
from socket import *

secret_key = '芝麻開門'.encode('utf-8')

def conn_auth(conn):
    '''
    驗證客戶端到伺服器的鏈接
    :param conn: 鏈接
    :return: True or False
    '''
    # 客戶端接收32位隨機位元組
    ustr = conn.recv(32)
    # hmac加鹽加密文得出最終密鑰併發送回服務端
    cipher = hmac.new(secret_key, ustr).digest()
    conn.sendall(cipher)

def client_handler(host,port,bufsize=1024):
    tcpsc = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    tcpsc.connect((host, port))

    conn_auth(tcpsc)

    while True:
        data = input('>>>').strip()
        if not data:continue
        if data == 'quit':break

        tcpsc.sendall(data.encode('utf-8'))
        result = tcpsc.recv(bufsize)
        print(result.decode('utf-8'))

    tcpsc.close()

if __name__ == '__main__':
    host = 'localhost'
    port = 9527
    bufsize = 1024
    client_handler(host, port, bufsize)

效果：
服務端：
D:\PortableSoft\Python35\python.exe E:/Python/重要的代碼/socket_hmac驗證合法連接/tcpss.py
新連接[127.0.0.1:57600]
開始驗證新鏈接的合法性
鏈接已通過驗證，開始通信

客戶端：
D:\PortableSoft\Python35\python.exe E:/Python/重要的代碼/socket_hmac驗證合法連接/tcpsc.py
>>>time
[Thu May 10 22:00:19 2018] time
>>>也許豬的身體不優美，長鼻短尾，但是別人不可天空里高飛
[Thu May 10 22:01:10 2018] 也許豬的身體不優美，長鼻短尾，但是別人不可天空里高飛
>>>

socketserver

SocketServer是標準庫中的一個高級模塊（python3.x中重命名為socketserver），
它的目標是簡化很多樣板代碼，它們是創建網路客戶端和伺服器所必需的代碼。
這個模塊中有為你創建的各種各樣的類，如下表所示：

除了為你隱藏了實現細節之外，另一個不同之處是，我們現在使用類來編寫應用程式，
以面向對象的方式處理事務有助於組織數據，以及邏輯性地將功能放在正確的地方。
你還會註意到，應用程式現在是事件驅動的，這意味著只有在系統中的事件發生時，它們才會工作。

事件包括消息的發送和接收。

事實上，你會看到類定義只包括一個用來接收客戶端消息的事件處理程式。
所有其它的功能都來自使用的SocketServer類。
在原始伺服器迴圈中，我們阻塞等待請求，當接收到請求時就對其提供服務，然後繼續等待。
在此處的伺服器迴圈中，並非在伺服器中創建代碼，而是定義一個處理程式，
這樣當伺服器接收到一個傳入的請求時，伺服器就可以調用你的函數。

創建SocketServer TCP伺服器

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

'''
通過使用socketserver類、TCPServer和StreamRequesthandler，該腳本創建了一個時間戳TCP伺服器。
'''

from socketserver import (TCPServer as TCP, StreamRequestHandler as SRH)
from time import ctime

HOST = '127.0.0.1'
PORT = 9527
ADDR = (HOST, PORT)

class MyRequestHandler(SRH):

# 重寫handle方法，該方法在基類Request中預設情況下沒有任何行為（pass）
# 但當接收到一個客戶端的消息時，它就會調用handle()方法，因此得重寫進行處理。
    def handle(self):
        print('...connected from:', self.client_address)
        # StreamRequsetHandler將輸入和輸出套接字看作類似文件的對象
        # 因此可以使用readline()獲取客戶端消息，當然此時客戶端要約定消息附帶\n換行符
        data = '[%s] %s' % (ctime(), self.rfile.readline().decode('utf-8'))
        # 同理，視作文件對象，使用write（）將字元串發送回客戶端
        self.wfile.write(data.encode('utf-8'))

tcpServ = TCP(ADDR, MyRequestHandler)
print('waiting for connection...')
# 註：是serve，而不是server；forever為無限迴圈地等待並服務於客戶端請求。
tcpServ.serve_forever()

創建SocketServer TCP客戶端
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

from socket  import *

HOST = 'localhost'
PORT = 9527
BUFSIZ = 1024
ADDR = (HOST, PORT)

while True:
    '''
    和之前socker普通的tcp客戶端從輸入才開始迴圈不同，
    sockerserver請求處理程式的預設行為是接受連接、獲取請求，然後關閉連接。
    由於這個原因,我們不能在應用程式整個執行過程中都保持連接，因此每次向伺服器發送消息時，
    都需要創建一個新的套接字。
    '''
    tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    tcpCliSock.connect(ADDR)
    data = input('>>>')
    if not data:
        break
    '''
    這裡使用的處理程式對待套接字通信就像是文件一樣，所以必須發送行終止符（回車和換行符）。
    而伺服器只是保留並重用這裡發送的終止符。
    '''
    data = '%s\r\n' % data
    tcpCliSock.send(data.encode('utf-8'))
    resu = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)
    if not resu:
        break
    # 加strip()處理掉換行符
    print(resu.decode('utf-8').strip())
    tcpCliSock.close()

運行服務端和客戶端後效果如下：
client端：
>>>百變星君
[Wed May  9 20:44:11 2018] 百變星君
>>>大聖娶親
[Wed May  9 20:44:22 2018] 大聖娶親
>>>
server端：
----------------------------------------
Exception happened during processing of request from ('127.0.0.1', 53286)
----------------------------------------
...connected from: ('127.0.0.1', 53397)
...connected from: ('127.0.0.1', 53398)
...connected from: ('127.0.0.1', 53399)

另一種不看成文件操作的支持併發連接的TCP時間戳伺服器和客戶端如下：
socketserver TCP時間戳伺服器
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import socketserver
from time import ctime

# 併發編程
class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):

    def handle(self):
        print('...連接來自：', self.client_address)
        msg = self.request.recv(1024)
        msg = '[%s] %s' % (ctime(), msg.decode('utf-8'))
        print(msg)
        self.request.send(msg.encode('utf-8'))

if __name__ == '__main__':
    # 支持重用埠和Ip
    socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True
    # ThreadingTCPServer 支持線程功能
    server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 9527), MyServer)
    print('等待連接...')
    server.serve_forever()

socketserver TCP時間戳客戶端
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import socket

while True:
    client = socket.socket()
    client.connect(('127.0.0.1', 9527))
    data = input('>>>')
    if not data:
        break
    client.send(data.encode('utf-8'))
    resu = client.recv(1024)
    if not resu:
        break
    print(resu.decode('utf-8'))
    client.close()

運行效果如下：
第一個client端：
>>>哆啦A夢
[Wed May  9 20:59:14 2018] 哆啦A夢
>>>蠟筆小新
[Wed May  9 20:59:27 2018] 蠟筆小新
>>>超人迪加
[Wed May  9 21:00:13 2018] 超人迪加
>>>
第二個client端：
>>>銀河唯一的秘密
[Wed May  9 20:59:50 2018] 銀河唯一的秘密
>>>護衛人類，輓救地球，看守這宇宙
[Wed May  9 21:00:35 2018] 護衛人類，輓救地球，看守這宇宙
>>>
socketserver服務端：
等待連接...
...連接來自： ('127.0.0.1', 53505)
[Wed May  9 20:59:14 2018] 哆啦A夢
...連接來自： ('127.0.0.1', 53506)
[Wed May  9 20:59:27 2018] 蠟筆小新
...連接來自： ('127.0.0.1', 53507)
...連接來自： ('127.0.0.1', 53508)
[Wed May  9 20:59:50 2018] 銀河唯一的秘密
...連接來自： ('127.0.0.1', 53509)
[Wed May  9 21:00:13 2018] 超人迪加
...連接來自： ('127.0.0.1', 53510)
[Wed May  9 21:00:35 2018] 護衛人類，輓救地球，看守這宇宙
...連接來自： ('127.0.0.1', 53514)

end

參考：
http://www.cnblogs.com/Eva-J/
《python核心編程第四版》


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