Python 网路编程读书笔记x UDP

UDP 协议基础

在IP网络层，所有的数据包会向一个指定的主机传输

Source IP  -> Destination IP

但是两台机器之间可能有许多独立的应用需要进行通信，因此为了区分不同的应用，所以有了端口号（port number）

Source (IP : port number) -> Destination (IP : port number)

通过这四个变量就可以确定一个特定的会话。

在Client 和 Server 进行通信时，通过Server会被分配一个固定的端口号。例如DNS服务器 port 53

而 Client 会有一个随机选取的端口号 例如 Pport 4137

UDP 协议会直接把数据包从Source 传递到 Destination

但是

Client如何知道Server的端口号是多少？

1. Convention：IANA组织已经为许多知名的服务分配了固定的端口号，例如 Port 53 是DNS

2. Automatic configuration:当一个计算机第一次接入网络中时，可以使用DHCP协议获取服务的IP地址，通过将获取的IP地址与常用的服务的端口号结合，就可以访问该服务。

3. Manual configuration: 在剩下的情况中，可以采用人工分配。每一次在获取一个服务的时候，输入IP地址和端口号。

IAAN 端口号分配

 Well known ports （0-1023）最常见和广泛使用的服务的端口号。在Unix 系统中，这些端口号不能被用户程序使用，以避免恶意程序伪装成重要的服务。

 Registered ports （1024-19151）这些端口，通常不会被操作系统认为是特殊的服务，用户编写的程序可以使用这些端口。但是这些端口可以向IANA注册特殊的服务。IANA推荐最好避免将端口分配给不相关的程序。

 The remaining port numbers (49152–65535) 这些端口都可以自由使用的，Client 随机选择端口号是通常从这里选择。

每一个端口号，有一个非数字的名字。在Python中可以使用getserverbyname 来获取这些非 数字 的名字 对应的端口号。

import socket
socket.getservbyname(‘domain‘)

例如以上代码可以获取 domain 服务的端口号 “53”

著名的服务名称及其端口号通常存储在linux 和mac 的 /etc/services 目录下。

Sockets

import argparse, socket
from datetime import datetime
MAX_BYTES = 65535
def server(port):
　　sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
　　sock.bind((‘127.0.0.1‘, port))
　　print(‘Listening at {}‘.format(sock.getsockname()))
　　while True:
　　　　data, address = sock.recvfrom(MAX_BYTES)
　　　　text = data.decode(‘ascii‘)
　　　　print(‘The client at {} says {!r}‘.format(address, text))
　　　　text = ‘Your data was {} bytes long‘.format(len(data))
　　　　data = text.encode(‘ascii‘)
　　　　sock.sendto(data, address)
def client(port):
　　sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
　　text = ‘The time is {}‘.format(datetime.now())
　　data = text.encode(‘ascii‘)
　　sock.sendto(data, (‘127.0.0.1‘, port))
　　print(‘The OS assigned me the address {}‘.format(sock.getsockname()))
　　data, address = sock.recvfrom(MAX_BYTES) # Danger!
　　text = data.decode(‘ascii‘)
　　print(‘The server {} replied {!r}‘.format(address, text))

在以上的代码中使用socket（）方法创建了一个socket， AF_INET 是socket 种类， 而SOCK_DGRAME 是数据包数据类型，意味这它将在IP网络中使用UDP。

该socket 之后会通过blind 方法和一个（IP，port）绑定在一起。（如果端口号已经被使用，那么这个步骤会失败。OSError: [Errno 98] Address already in use）

socket.getsockname() 会返回一个包含IP地址和端口号的元组。

socket.recvfrom(MAX_BYTES) 告诉程序server 将会接受最大长度为65535的报文。recvfrom 会一直等待，直到从客户端成功收到一个数据。

一旦收到了报文，recvform（）将会返回client 地址 以及它发送的数据包的内容。 使用python 将这些数据包转换成字符串，并输出。

if __name__ == ‘__main__‘:
    choices = {‘client‘: client, ‘server‘: server}
    parser = argparse.ArgumentParser(description=‘Send and receive UDP locally‘)
    parser.add_argument(‘role‘, choices=choices, help=‘which role to play‘)
    parser.add_argument(‘-p‘, metavar=‘PORT‘, type=int, default=1060,help=‘UDP port (default 1060)‘)
    args = parser.parse_args()
    function = choices[args.role]
    function(args.p)

这段代码，通过命令行参数选择执行客户端还是服务器，程序。 -p 用来设置端口号

 PROMISCUOUS CLIENT

一个客户端可能会接收并记录它收到的所有的数据包，而且不会考虑该数据包是否来自正确的地址，这样的client 称之为 promiscuous client。

这样的client 可以用来对网络进行监控，然而他也有可能产生问题，使得client 收到虚假的数据包。为了避免这个问题需要做亮点检查