Python的Socket編程過程中實現(xiàn)UDP端口復(fù)用的實例分享
關(guān)于端口復(fù)用
一個套接字不能同時綁定多個端口,如果客戶端想綁定端口號,一定要調(diào)用發(fā)送信息函數(shù)之前綁定( bind )端口,因為在發(fā)送信息函數(shù)( sendto, 或 write ),系統(tǒng)會自動給當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)程序分配一個隨機(jī)端口號,這相當(dāng)于隨機(jī)綁定了一個端口號,這里只會分配一次,以后通信就以這個隨機(jī)端口通信,我們再綁定端口號的話,就會綁定失敗。如果我們放在發(fā)送信息函數(shù)( sendto, 或 write )之前綁定,那樣程序?qū)⒁晕覀兘壎ǖ亩丝谔柊l(fā)送信息,不會再隨機(jī)分配一個端口號。實際上,默認(rèn)的情況下,如果一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的一個套接字 綁定了一個端口,這時候,別的套接字就無法使用這個端口。那如何讓兩個套接字都能成功綁定一個端口呢?這時候就需要要到端口復(fù)用了。端口復(fù)用允許在一個應(yīng)用程序可以把 n 個套接字綁在一個端口上而不出錯。
端口復(fù)用能在系統(tǒng)已開放的端口上進(jìn)行通訊,只對輸入的信息進(jìn)行字符匹配,不對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何攔截、復(fù)制類操作,所以對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸性能絲毫不受影響。
但要注意,建立連接后服務(wù)端程序占用極少系統(tǒng)資源,被控端不會在系統(tǒng)性能上有任何察覺,通常被后門木馬所利用。
在winsock的實現(xiàn)中,對于服務(wù)器的綁定是可以多重綁定的,在確定多重綁定使用誰的時候,根據(jù)一條原則是誰的指定最明確則將包遞交給誰,而且沒有權(quán)限之分,也就是說低級權(quán)限的用戶是可以重綁定在高級權(quán)限如服務(wù)啟動的端口上的,這是非常重大的一個安全隱患。
Python解決UDP端口復(fù)用問題
一直覺得UDP協(xié)議很簡單,但是今天問題讓我感覺到網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)真是博大精深。
廢話少說,來看問題吧。由于協(xié)議的需要,我得實現(xiàn)一個UDP的客戶端和服務(wù)器端,并且從同一個端口讀寫數(shù)據(jù)。
最初不以為然,無非就是用兩個socket,一個監(jiān)聽并從這個端口讀取數(shù)據(jù)(服務(wù)器端采用了twisted),另一個向這個端口寫入數(shù)據(jù),用python實現(xiàn)只要10行左右的代碼。
def startServer(queue, port): reactor.listenUDP(port, DhtResponseHandler(queue)) reactor.run() def sendUdpMsg(self, addr, msg): socketHandler = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) socketHandler.bind(("", self.port)) socketHandler.sendto(msg, addr) socketHandler.close()
由于要向同一個端口寫數(shù)據(jù),于是client必須有bind,但是運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)server先bind了這個端口,client運(yùn)行時會報錯
error: [Errno 10048] Only one usage of each socket address (protocol/network address/port) is normally permitted
一般這種錯誤時因為多個socket不能同時bind同一個地址
由于基礎(chǔ)不夠扎實,我開始瘋狂的搜索,發(fā)現(xiàn)有人說端口復(fù)用的問題,所謂的端口復(fù)用,是指一個套接字釋放掉一個端口后有一個wait_time,另一個套接字如果接著bind就會報錯。雖然我的問題不完全一樣,但是我欣喜若狂的使用了。即在client bind前加上如下一句
socketHandler.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
但是仍然報錯:
error: [Errno 10013] An attempt was made to access a socket in a way forbidden by its access permissions
(順便一提,還有另一個參數(shù)叫SO_REUSEPORT,即復(fù)用端口,另外有一個叫SO_EXCLUSIVEADDRUSE,即不準(zhǔn)復(fù)用該端口,其他socket的參數(shù)還有很多,可以參考winsockhttp://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa924071.aspx或者unix下的socket)
這個10013錯誤讓我百思不得其解,搜索一下,主要有兩種解釋,有人說是需要提升應(yīng)用程序的權(quán)限為管理員,我用的是eclipse+pydev,提升完eclipse權(quán)限沒用,實際上還要修改python.exe的權(quán)限,方法是在這個程序上右鍵,兼容性一欄中勾上以系統(tǒng)管理員身份運(yùn)行;有人說是跟其他程序地址或者端口沖突。但是我測試過發(fā)現(xiàn)都不行。
另外,運(yùn)行的時候發(fā)現(xiàn),twisted的服務(wù)器端一定是要在主線程中,否則會報signal一定要在主線程才能接受的錯誤,但是twisted的reactor一運(yùn)行起來就阻塞了。
在twisted文檔中翻到,原來還有一種UDP叫做connected UDP,變態(tài)吧,所謂connected UDP,就是只能向一個地址收發(fā)數(shù)據(jù),看起來貌似可以,但是不符合可以向多個地址接收數(shù)據(jù)。
最后在一篇文章中翻到說需要兩個端口都設(shè)置重用,于是我試著重新寫一個服務(wù)器,與之前的客戶端配合,運(yùn)行良好,完全無錯
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) sock.bind(("", port)) data, address = sock.recvfrom(4096)
好吧,看來問題在調(diào)用twisted了,不知道他是否有這樣的設(shè)置,進(jìn)去將這部分代碼翻了一下,找不到這樣設(shè)置的參數(shù)。
class Port(abstract.FileHandle): def __init__(self, port, proto, interface='', maxPacketSize=8192, reactor=None): """ Initialize with a numeric port to listen on. """ self.port = port self.protocol = proto self.readBufferSize = maxPacketSize self.interface = interface self.setLogStr() self._connectedAddr = None abstract.FileHandle.__init__(self, reactor) skt = socket.socket(self.addressFamily, self.socketType) addrLen = _iocp.maxAddrLen(skt.fileno()) self.addressBuffer = _iocp.AllocateReadBuffer(addrLen) # WSARecvFrom takes an int self.addressLengthBuffer = _iocp.AllocateReadBuffer( struct.calcsize('i')) def startListening(self): """ Create and bind my socket, and begin listening on it. This is called on unserialization, and must be called after creating a server to begin listening on the specified port. """ self._bindSocket() self._connectToProtocol() def createSocket(self): return self.reactor.createSocket(self.addressFamily, self.socketType) def _bindSocket(self): try: skt = self.createSocket() skt.bind((self.interface, self.port)) except socket.error, le: raise error.CannotListenError, (self.interface, self.port, le) # Make sure that if we listened on port 0, we update that to # reflect what the OS actually assigned us. self._realPortNumber = skt.getsockname()[1] log.msg("%s starting on %s" % ( self._getLogPrefix(self.protocol), self._realPortNumber)) self.connected = True self.socket = skt self.getFileHandle = self.socket.fileno
難道說twisted就完全不提供這樣的功能?最終在multicast中翻到這樣一段,也就是,多播的情況是支持地址復(fù)用的,動手測起來。
class MulticastPort(MulticastMixin, Port): """ UDP Port that supports multicasting. """ implements(interfaces.IMulticastTransport) def __init__(self, port, proto, interface='', maxPacketSize=8192, reactor=None, listenMultiple=False): Port.__init__(self, port, proto, interface, maxPacketSize, reactor) self.listenMultiple = listenMultiple def createSocket(self): skt = Port.createSocket(self) if self.listenMultiple: skt.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) if hasattr(socket, "SO_REUSEPORT"): skt.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEPORT, 1) return skt
將server端改成如下代碼,運(yùn)行通過!
reactor.listenMulticast(port, DhtResponseHandler(queue), listenMultiple=True) reactor.run()
感觸良多,底層的知識比較重要,浮沙筑高臺果然危險。
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