Шрифт:
В этой лекции рассматривается реализация на Python простейшего клиент–серверного приложения, дается представление о типичном для сети Internet приложении. Стандартная библиотека Python имеет несколько модулей для работы с различными протоколами. Этими модулями охватываются как низкоуровневые протоколы (TCP/IP, UDP/IP), так и высокоуровневые (HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, NNTP, …). Здесь будет рассмотрена работа с сокетами (модуль socket) и три модуля высокоуровневых протоколов (urllib2, poplib, smtplib). При этом предполагается, что имеется понимание принципов работы IP–сети и некоторых ее сервисов, а также представление о системе WWW.
Работа с сокетами
Применяемая в IP–сетях архитектура клиент–сервер использует IP–пакеты для коммуникации между клиентом и сервером. Клиент отправляет запрос серверу, на который тот отвечает. В случае с TCP/IP между клиентом и сервером устанавливается соединение (обычно с двусторонней передачей данных), а в случае с UDP/IP — клиент и сервер обмениваются пакетами (дейтаграммамми) с негарантированной доставкой.
Каждый сетевой интерфейс IP–сети имеет уникальный в этой сети адрес (IP–адрес). Упрощенно можно считать, что каждый компьютер в сети Интернет имеет собственный IP–адрес. При этом в рамках одного сетевого интерфейса может быть несколько сетевых портов. Для установления сетевого соединения приложение клиента должно выбрать свободный порт и установить соединение с серверным приложением, которое слушает (listen) порт с определенным номером на удаленном сетевом интерфейсе. Пара IP–адрес и порт характеризуют сокет (гнездо) - начальную (конечную) точку сетевой коммуникации. Для создания соединения TCP/IP необходимо два сокета: один на локальной машине, а другой — на удаленной. Таким образом, каждое сетевое соединение имеет IP–адрес и порт на локальной машине, а также IP–адрес и порт на удаленной машине.
Модуль socket обеспечивает возможность работать с сокетами из Python. Сокеты используют транспортный уровень согласно семиуровневой модели OSI (Open Systems Interconnection, взаимодействие открытых систем), то есть относятся к более низкому уровню, чем большинство описываемых в этом разделе протоколов.
Уровни модели OSI:
Физический
Поток битов, передаваемых по физической линии. Определяет параметры физической линии.
Канальный (Ethernet, PPP, ATM и т.п.)
Кодирует и декодирует данные в виде потока битов, справляясь с ошибками, возникающими на физическом уровне в пределах физически единой сети.
Сетевой (IP)
Маршрутизирует информационные пакеты от узла к узлу.
Транспортный (TCP, UDP и т.п.)
Обеспечивает прозрачную передачу данных между двумя точками соединения.
Сеансовый
Управляет сеансом соединения между участниками сети. Начинает, координирует и завершает соединения.
Представления
Обеспечивает независимость данных от формы их представления путем преобразования форматов. На этом уровне может выполняться прозрачное (с точки зрения вышележащего уровня) шифрование и дешифрование данных.
Приложений (HTTP, FTP, SMTP, NNTP, POP3, IMAP и т.д.)
Поддерживает конкретные сетевые приложения. Протокол зависит от типа сервиса.
Каждый сокет относится к одному из коммуникационных доменов. Модуль socket поддерживает домены UNIX и Internet. Каждый домен подразумевает свое семейство протоколов и адресацию. Данное изложение будет затрагивать только домен Internet, а именно протоколы TCP/IP и UDP/IP, поэтому для указания коммуникационного домена при создании сокета будет указываться константа socket.AF_INET.
В качестве примера следует рассмотреть простейшую клиент–серверную пару. Сервер будет принимать строку и отвечать клиенту. Сетевое устройство иногда называют хостом (host), поэтому будет употребляться этот термин по отношению к компьютеру, на котором работает сетевое приложение.
Сервер:
Листинг
import socket, string
def do_something(x):
lst = map(None, x);
lst.reverse;
return string.join(lst, "")
HOST = "" # localhost
PORT = 33333
srv = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
srv.bind((HOST, PORT))
while 1:
print «Слушаю порт 33333»
srv.listen(1)
sock, addr = srv.accept
while 1:
pal = sock.recv(1024)
if not pal:
break
print «Получено от %s:%s:" % addr, pal
lap = do_something(pal)
print «Отправлено %s:%s:" % addr, lap
sock.send(lap)
sock.close
Клиент:
Листинг
import socket
HOST = "" # удаленный компьютер (localhost)
PORT = 33333 # порт на удаленном компьютере
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((HOST, PORT))
sock.send(«ПАЛИНДРОМ»)
result = sock.recv(1024)
sock.close
print «Получено:", result
Примечание:
В примере использованы русские буквы: необходимо указывать кодировку.
Прежде всего, нужно запустить сервер. Сервер открывает сокет на локальной машине на порту 33333, и адресе 127.0.0.1. После этого он слушает (listen) порт. Когда на порту появляются данные, принимается (accept) входящее соединение. Метод accept возвращает пару — Socket–объект и адрес удаленного компьютера, устанавливающего соединение (пара — IP–адрес, порт на удаленной машине). После этого можно применять методы recv и send для общения с клиентом. В recv задается число байтов в очередной порции. От клиента может прийти и меньшее количество данных.