网络编程代码python(网络编程百度百科)

Python网络编程5-实现DHCP Client

??DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），前身是BOOTP协议，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，统一使用两个IANA分配的端口：67（服务器端），68（客户端）。主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息。

option字段

??DHCP报文中的Options字段可以用来存放普通协议中没有定义的控制信息和参数。如果用户在DHCP服务器端配置了Options字段，DHCP客户端在申请IP地址的时候，会通过服务器端回应的DHCP报文获得Options字段中的配置信息。

获取IP地址过程

??实验使用的linux 主机由两个网络接口，其中ens33使用DHCP获取IP地址，ens37使用静态IP地址；因此需要使用ens33来发送数据包。

??Change_MAC.py用于MAC地址与Bytes类型相互转换。

??DHCP_Discover.py用于发送DHCP Discover报文;其中GET_MAC.py见ARP章节。

??DHCP_Request.py用于发送DHCP Request报文。

??DHCP_FULL.py用于完成DHCP Client与DHCP Server的报文交互

Wireshark对远程linux主机抓包，结果如下

客户端以广播发送DHCP Discover包，其中报文操作类型为1（请求报文），DHCP客户端的MAC地址设置为00:0c:29:03:a1:08，option53设置报文类型为Discover，option55（请求选项列表）中包含请求的参数。

服务器以单播向客户端回复信息，其中报文操作类型为2（应答报文），分配给客户端的IP为192.168.160.146,option 53设置报文类型为offer，Option 54设置服务器标识为192.168.160.254，其他option为客户端请求列表的应答。

值得注意的是，交互的四个报文中Transaction ID均为0x00000000，表明是同一次DHCP交互报文。

Python网络编程 -- TCP/IP

首先放出一个 TCP/IP 的程序，这里是单线程服务器与客户端，在多线程一节会放上多线程的TCP/IP服务程序。

这里将服务端和客户端放到同一个程序当中，方便对比服务端与客户端的不同。

TCP/IP是因特网的通信协议，其参考OSI模型，也采用了分层的方式，对每一层制定了相应的标准。

网际协议（IP）是为全世界通过互联网连接的计算机赋予统一地址系统的机制，它使得数据包能够从互联网的一端发送至另一端，如 130.207.244.244，为了便于记忆，常用主机名代替IP地址，例如 baidu.com。

UDP (User Datagram Protocol，用户数据报协议) 解决了上述第一个问题，通过端口号来实现了多路复用（用不同的端口区分不同的应用程序）但是使用UDP协议的网络程序需要自己处理丢包、重包和包的乱序问题。

TCP (Transmission Control Protocol，传输控制协议) 解决了上述两个问题，同样使用端口号实现了复用。

TCP 实现可靠连接的方法：

socket通信模型及 TCP 通信过程如下两张图。

[图片上传失败...(image-6d947d-1610703914730)]

[图片上传失败...(image-30b472-1610703914730)]

socket.getaddrinfo(host, port, family, socktype, proto, flags)

返回： [(family, socktype, proto, cannonname, sockaddr), ] 由元组组成的列表。

family：表示socket使用的协议簇， AF_UNIX : 1, AF_INET: 2, AF_INET6 : 10。 0 表示不指定。

socktype: socket 的类型， SOCK_STREAM : 1, SOCK_DGRAM : 2, SOCK_RAW : 3

proto: 协议， 套接字所用的协议，如果不指定， 则为 0。 IPPROTO_TCP : 6, IPPRTOTO_UDP : 17

flags：标记，限制返回内容。 AI_ADDRCONFIG 把计算机无法连接的所有地址都过滤掉（如果一个机构既有IPv4，又有IPv6，而主机只有IPv4，则会把 IPv6过滤掉）

AI _V4MAPPED, 如果本机只有IPv6，服务却只有IPv4，这个标记会将 IPv4地址重新编码为可实际使用的IPv6地址。

AI_CANONNAME，返回规范主机名：cannonname。

getaddrinfo(None, 'smtp', 0, socket.SOCK_STREAM, 0, socket.AP_PASSIVE)

getaddrinfo('', 'ftp', 0, 'socket.SOCK_STREAM, 0, socket.AI_ADDRCONFIG | socket.AI_V4MAPPED)

利用已经通信的套接字名提供给getaddrinfo

mysock = server_sock.accept()

addr, port = mysock.getpeername()

getaddrinfo(addr, port, mysock.family, mysock.type, mysock.proto, socket.AI_CANONNAME)

TCP 数据发送模式：

由于 TCP 是发送流式数据，并且会自动分割发送的数据包，而且在 recv 的时候会阻塞进程，直到接收到数据为止，因此会出现死锁现象，及通信双方都在等待接收数据导致无法响应，或者都在发送数据导致缓存区溢出。所以就有了封帧(framing)的问题，即如何分割消息，使得接收方能够识别消息的开始与结束。

关于封帧，需要考虑的问题是， 接收方何时最终停止调用recv才是安全的？整个消息或数据何时才能完整无缺的传达？何时才能将接收到的消息作为一个整体来解析或处理。

适用UDP的场景：

由于TCP每次连接与断开都需要有三次握手，若有大量连接，则会产生大量的开销，在客户端与服务器之间不存在长时间连接的情况下，适用UDP更为合适，尤其是客户端太多的时候。

第二种情况： 当丢包现象发生时，如果应用程序有比简单地重传数据聪明得多的方法的话，那么就不适用TCP了。例如，如果正在进行音频通话，如果有1s的数据由于丢包而丢失了，那么只是简单地不断重新发送这1s的数据直至其成功传达是无济于事的。反之，客户端应该从传达的数据包中任意选择一些组合成一段音频（为了解决这一问题，一个智能的音频协议会用前一段音频的高度压缩版本作为数据包的开始部分，同样将其后继音频压缩，作为数据包的结束部分），然后继续进行后续操作，就好像没有发生丢包一样。如果使用TCP，那么这是不可能的，因为TCP会固执地重传丢失的信息，即使这些信息早已过时无用也不例外。UDP数据报通常是互联网实时多媒体流的基础。

参考资料：

Python网络编程6-使用Pysnmp实现简单网管

??简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）用于网络设备的管理。SNMP作为广泛应用于TCP/IP网络的网络管理标准协议，提供了统一的接口，从而实现了不同种类和厂商的网络设备之间的统一管理。

??SNMP协议分为三个版本：SNMPv1、SNMPv2c和SNMPv3。

??SNMP系统由网络管理系统NMS（Network Management System）、SNMP Agent、被管对象Management object和管理信息库MIB（Management Information Base）四部分组成。

??SNMP查询是指NMS主动向SNMP Agent发送查询请求，如图1-3所示。SNMP Agent接收到查询请求后，通过MIB表完成相应指令，并将结果反馈给NMS。SNMP查询操作有三种：Get、GetNext和GetBulk。SNMPv1版本不支持GetBulk操作。

??不同版本的SNMP查询操作的工作原理基本一致，唯一的区别是SNMPv3版本增加了身份验证和加密处理。下面以SNMPv2c版本的Get操作为例介绍SNMP查询操作的工作原理。假定NMS想要获取被管理设备MIB节点sysContact的值，使用可读团体名为public，过程如下所示：

??SNMP设置是指NMS主动向SNMP Agent发送对设备进行Set操作的请求，如下图示。SNMP Agent接收到Set请求后，通过MIB表完成相应指令，并将结果反馈给NMS。

??不同版本的SNMP Set操作的工作原理基本一致，唯一的区别是SNMPv3版本增加了身份验证和加密处理。下面以SNMPv3版本的Set操作为例介绍SNMP Set操作的工作原理。

假定NMS想要设置被管理设备MIB节点sysName的值为HUAWEI，过程如下所示：

??SNMPv1和SNMPv2c的Set操作报文格式如下图所示。一般情况下，SNMPv3的Set操作信息是经过加密封装在SNMP PDU中，其格式与SNMPv2c的Set操作报文格式一致。

??SNMP Traps是指SNMP Agent主动将设备产生的告警或事件上报给NMS，以便网络管理员及时了解设备当前运行的状态。

??SNMP Agent上报SNMP Traps有两种方式：Trap和Inform。SNMPv1版本不支持Inform。Trap和Inform的区别在于，SNMP Agent通过Inform向NMS发送告警或事件后，NMS需要回复InformResponse进行确认。

??在Ensp中搭建网络环境，在R2上启用SNMP作为SNMP agent，Linux主机作为NMS；为方便观察SNMP报文格式，在R2使用SNMP的版本为v2c。

通过下面的Python脚本获取R2的系统信息与当前的主机名

运行结果如下

??在R2接口上抓包结果如下，Linux主机向R2的161端口发送SNMP get-request报文，可以看到SNMP使用的版本为v2c，设置的团体名为public，随机生成了一个request-id，变量绑定列表（Variable bindings），即要查询的OID，但Value为空；值得注意的是这些信息都是明文传输的，为了安全在实际环境中应使用SNMPv3。

通过下面的Python脚本获取R2的接口信息。

运行结果如下：

在R2接口抓包结果如下，getBuikRequest相比get-request设置了一个max-repetitions字段，表明最多执行get操作的次数。Variable bindings中请求的OID条目只有一条。

下面Python脚本用于设置R2的主机名为SNMPv2R2。

运行结果如下

在路由器上可以看到主机名有R2变为了SNMPv2R2。

get-response数据包内容与set-request中无异。

下面Python脚本用于接收，R2发送的Trap，并做简单解析。

先运行该脚本，之后再R2上手动将一个接口shutdown，结果如下：

接口上抓包结果如下，此时团体名用的是public，data部分表明是trap。

由于Ensp中的通用路由器认证算法只支持des56，而pysnmp不支持该算法，因此使用AR路由器配置SNMPv3。

使用下面Python脚本发送snmpv3 get报文获取设备系统信息。

抓包结果如下，首先发送get-resques进行SNMPv3认证请求，随机生成一个msgID，认证模式为USM，msgflgs中Reportable置1要求对方发送report，其他为置0，表示不进行加密与鉴权；另外安全参数，认证参数、加密参数都为空，此时不携带get请求数据。

路由器给NMS回复report，msgID与resquest一致，Msgflgs中各位都置0，同时回复使用的安全引擎，认证与加密参数为空，不进行认证与加密，因此能看到data中的数据。

AR1收到请求后进行回复，数据包中msgflags标志位中除reportable外其他位都置1，表示不需要回复，同时进行加密与鉴权。同样也可以看到认证用户为testuser，认证参数与加密参数都有填充，data部分也是同样加密。

参考：

什么是SNMP - 华为 (huawei.com)

AR100-S V300R003 MIB参考 - 华为 (huawei.com)

SNMP library for Python — SNMP library for Python 4.4 documentation (pysnmp.readthedocs.io)