验证客户端链接的合法性

如果你想在分布式系统中实现一个简单的客户端链接认证功能，又不像SSL那么复杂，
那么可以利用hmac+加盐的方式来实现。

例1:简单的服务端如下
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import os
import socket
import hmac

secret_key = '老衲洗头用飘柔'.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('是合法的客户端')
        else:
            print('不是合法的客户端')
            conn.close()
    finally:
        server.close()
        break

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

import socket
import hmac

secret_key = '老衲洗头用飘柔'.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
是合法的客户端。

例2:TCP时间戳服务器验证
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

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

'''
socket tcp时间戳服务端，利用hmac模块加盐验证客户端连接的合法性
'''

# 加盐
secret_key = '芝麻开门'.encode('utf-8')

def conn_auth(conn):
    '''
    认证客户端链接
    :param conn: 客户端链接
    :return: True or False
    '''
    print('开始验证新链接的合法性')
    # os模块生成随机32位字符串，用于发送给客户端验证
    ustr = os.urandom(32)
    conn.sendall(ustr)
    # 生成密钥 hmac加盐+32位随机字符串
    cipher = hmac.new(secret_key, ustr).digest()
    #　接收客户端发送过来的密钥，长度和这边生成的应当一致
    result = conn.recv(len(cipher))
    # compare 两相比较，一致返回true，否则为false
    return hmac.compare_digest(result, cipher)

def data_handler(conn,bufsize=1024):
    # 如果验证不通过
    if not conn_auth(conn):
        print('链接非法，关闭')
        conn.close()
        return
    print('链接已通过验证，开始通信')
    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服务端设置
    :param host: 主机名或ip地址
    :param port: 端口号
    :param bufsize: 缓冲区大小，默认1024
    :param num: 侦听最大客户端，默认5位
    :return: 
    '''
    tcpss = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    tcpss.bind((host,port))
    tcpss.listen(num)
    while True:
        conn, addr = tcpss.accept()
        print('新连接[%s:%s]' % (addr[0], addr[1]))
        data_handler(conn,bufsize)

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

TCP时间戳客户端：
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

'''
socket tcp时间戳客户端，利用hmac模块加盐验证客户端连接的合法性
'''

import os
import hmac
from socket import *

secret_key = '芝麻开门'.encode('utf-8')

def conn_auth(conn):
    '''
    验证客户端到服务器的链接
    :param conn: 链接
    :return: True or False
    '''
    # 客户端接收32位随机字节
    ustr = conn.recv(32)
    # hmac加盐加密文得出最终密钥并发送回服务端
    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：
服务端：
D:\PortableSoft\Python35\python.exe E:/Python/重要的代码/socket_hmac验证合法连接/tcpss.py
新连接[127.0.0.1:57600]
开始验证新链接的合法性
链接已通过验证，开始通信

客户端：
D:\PortableSoft\Python35\python.exe E:/Python/重要的代码/socket_hmac验证合法连接/tcpsc.py
>>>time
[Thu May 10 22:00:19 2018] time
>>>也许猪的身体不优美，长鼻短尾，但是别人不可天空里高飞
[Thu May 10 22:01:10 2018] 也许猪的身体不优美，长鼻短尾，但是别人不可天空里高飞
>>>

socketserver

SocketServer是标准库中的一个高级模块（python3.x中重命名为socketserver），
它的目标是简化很多样板代码，它们是创建网络客户端和服务器所必需的代码。
这个模块中有为你创建的各种各样的类，如下表所示：

除了为你隐藏了实现细节之外，另一个不同之处是，我们现在使用类来编写应用程序，
以面向对象的方式处理事务有助于组织数据，以及逻辑性地将功能放在正确的地方。
你还会注意到，应用程序现在是事件驱动的，这意味着只有在系统中的事件发生时，它们才会工作。

事件包括消息的发送和接收。

事实上，你会看到类定义只包括一个用来接收客户端消息的事件处理程序。
所有其它的功能都来自使用的SocketServer类。
在原始服务器循环中，我们阻塞等待请求，当接收到请求时就对其提供服务，然后继续等待。
在此处的服务器循环中，并非在服务器中创建代码，而是定义一个处理程序，
这样当服务器接收到一个传入的请求时，服务器就可以调用你的函数。

创建SocketServer TCP服务器

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

'''
通过使用socketserver类、TCPServer和StreamRequesthandler，该脚本创建了一个时间戳TCP服务器。
'''

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):

# 重写handle方法，该方法在基类Request中默认情况下没有任何行为（pass）
# 但当接收到一个客户端的消息时，它就会调用handle()方法，因此得重写进行处理。
    def handle(self):
        print('...connected from:', self.client_address)
        # StreamRequsetHandler将输入和输出套接字看作类似文件的对象
        # 因此可以使用readline()获取客户端消息，当然此时客户端要约定消息附带\n换行符
        data = '[%s] %s' % (ctime(), self.rfile.readline().decode('utf-8'))
        # 同理，视作文件对象，使用write（）将字符串发送回客户端
        self.wfile.write(data.encode('utf-8'))

tcpServ = TCP(ADDR, MyRequestHandler)
print('waiting for connection...')
# 注：是serve，而不是server；forever为无限循环地等待并服务于客户端请求。
tcpServ.serve_forever()

创建SocketServer TCP客户端
#!/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客户端从输入才开始循环不同，
    sockerserver请求处理程序的默认行为是接受连接、获取请求，然后关闭连接。
    由于这个原因,我们不能在应用程序整个执行过程中都保持连接，因此每次向服务器发送消息时，
    都需要创建一个新的套接字。
    '''
    tcpCliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
    tcpCliSock.connect(ADDR)
    data = input('>>>')
    if not data:
        break
    '''
    这里使用的处理程序对待套接字通信就像是文件一样，所以必須发送行终止符（回车和换行符）。
    而服务器只是保留并重用这里发送的终止符。
    '''
    data = '%s\r\n' % data
    tcpCliSock.send(data.encode('utf-8'))
    resu = tcpCliSock.recv(BUFSIZ)
    if not resu:
        break
    # 加strip()处理掉换行符
    print(resu.decode('utf-8').strip())
    tcpCliSock.close()

运行服务端和客户端后效果如下：
client端：
>>>百变星君
[Wed May  9 20:44:11 2018] 百变星君
>>>大圣娶亲
[Wed May  9 20:44:22 2018] 大圣娶亲
>>>
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)

另一种不看成文件操作的支持并发连接的TCP时间戳服务器和客户端如下：
socketserver TCP时间戳服务器
#!/usr/bin/env python
# _*_ coding: utf-8 _*_

import socketserver
from time import ctime

# 并发编程
class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):

    def handle(self):
        print('...连接来自：', 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__':
    # 支持重用端口和Ip
    socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True
    # ThreadingTCPServer 支持线程功能
    server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 9527), MyServer)
    print('等待连接...')
    server.serve_forever()

socketserver TCP时间戳客户端
#!/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()

运行效果如下：
第一个client端：
>>>哆啦A梦
[Wed May  9 20:59:14 2018] 哆啦A梦
>>>蜡笔小新
[Wed May  9 20:59:27 2018] 蜡笔小新
>>>超人迪加
[Wed May  9 21:00:13 2018] 超人迪加
>>>
第二个client端：
>>>银河唯一的秘密
[Wed May  9 20:59:50 2018] 银河唯一的秘密
>>>护卫人类，挽救地球，看守这宇宙
[Wed May  9 21:00:35 2018] 护卫人类，挽救地球，看守这宇宙
>>>
socketserver服务端：
等待连接...
...连接来自： ('127.0.0.1', 53505)
[Wed May  9 20:59:14 2018] 哆啦A梦
...连接来自： ('127.0.0.1', 53506)
[Wed May  9 20:59:27 2018] 蜡笔小新
...连接来自： ('127.0.0.1', 53507)
...连接来自： ('127.0.0.1', 53508)
[Wed May  9 20:59:50 2018] 银河唯一的秘密
...连接来自： ('127.0.0.1', 53509)
[Wed May  9 21:00:13 2018] 超人迪加
...连接来自： ('127.0.0.1', 53510)
[Wed May  9 21:00:35 2018] 护卫人类，挽救地球，看守这宇宙
...连接来自： ('127.0.0.1', 53514)

end

参考：
http://www.cnblogs.com/Eva-J/
《python核心编程第四版》