Роман Сузи - Язык программирования Python

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.

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 socketподдерживает 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:

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()