利用python开发一个竞争情报系统_一个基于python的即时通信程序

5月17日更新：

广播信息、用户列表、信息确认列表以及通信信息，从原来的用字符串存储改为使用字典来存储，使代码更清晰，更容易扩展，具体更改的格式如下：

广播信息（上线）:

{'status': 信息状态标志,'user_info': 本机的用户名和主机名,'pub_key': 本机生成的公钥,

}

广播信息（下线）：

{'status': 信息状态标志,'user_info': 本机的用户名和主机名,

}

用户列表的元素：

{'user_info': 对应用户的用户名和主机名,'pub_key': 对应用户的公钥,'addr': 用户对应的ip,

}

信息确认列表的元素：

{'confirm_seq': 信息序列号,'user': 发送信息的用户的用户名,'msg': 发送的信息,'addr': 信息的目的ip和端口,

}

通信信息：

{'status': 信息序列号,'user': 发送信息的用户的用户名,'msg': 发送的信息,

}

更新后的代码如下：

!/usr/bin/env python#coding=utf-8#author: cjyfff#blog: http://www.cnblogs.com/cjyfff/

importsocketimportosimportthreadingimporttracebackimportrsa

user_list=[]

confirm_list=[]

username= os.environ['USER']

hostname= os.popen('hostname').read()

(pubkey, privkey)= rsa.newkeys(1024)

pub=pubkey.save_pkcs1()classMyThread(threading.Thread):'''这个类用于创建新的线程'''

def __init__(self, func, args, name=''):

threading.Thread.__init__(self)

self.name=name

self.func=func

self.args=argsdefrun(self):

apply(self.func, self.args)defbroadcast(broADDR, status):'''发送广播信息模块

用于发送广播信息给其他主机，通知其他主机本主机上线\下线状态，以及发送本机的信息给其他主机。

这个模块会在广播信息前添加上status这个参数的值。在本程序中，当需要通知其他主机，本机已经上线时，

会传递"online"给status，当需要通知其他主机本机即将下线时，会传递"offline"给status。'''

globalusername, hostname, pubdefbroadcast_send(oMsg):

udpSock2=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

udpSock2.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST,1)

udpSock2.sendto(oMsg, broADDR)

oMsg={}if status == 'online':

oMsg={'status': status,'user_info': ' '.join([username, hostname]),'pub_key': pub,

}

broadcast_send(str(oMsg))elif status == 'offline':

oMsg={'status': status,'user_info': ' '.join([username, hostname]),

}

broadcast_send(str(oMsg))defrecv_msg(localADDR, BUFSIZ, udpSock, port):'''信息接收模块

这个模块的主要功能是，跟据接收到的广播信息更新用户列表，以及处理对端发送过来信息'''

globaluser_list, confirm_list, username, hostname, pub, privkeywhileTrue:try:

data, addr=udpSock.recvfrom(BUFSIZ)except:break

ifdata:

data=eval(data)

addr=addr[0]if data['status'] == 'online':

user_list_info={'user_info': data['user_info'],'pub_key': data['pub_key'],'addr': addr,

}if user_list_info not inuser_list:

user_list.append(user_list_info)#把对方添加上用户列表的同时，还要把自己的信息发给对方，以便对方更新用户列表

respond_msg ={'status': 'respon_online','user_info': ' '.join([username, hostname]),'pub_key': pub,

}

udpSock.sendto(str(respond_msg), (addr, port))elif data['status'] == 'offline':

user_list_info={'user_info': data['user_info'],

}for i inxrange(len(user_list)):for k, v inuser_list[i].iteritems():if user_list_info['user_info'] ==v:deluser_list[i]elif data['status'] == 'respon_online':

user_list_info={'user_info': data['user_info'],'pub_key': data['pub_key'],'addr': addr,

}if user_list_info not inuser_list:

user_list.append(user_list_info)elif data['status'] == 'quit':print "对方已断开连接，请输入'quit'或'q'返回主菜单"

continue

elif data['status'] == 'local_quit':continue

else:

confirm_msg= data['status']#假如收到的确认标志和确认表中的某项匹配，删除该项

for i inxrange(len(confirm_list)):if confirm_list[i]['confirm_seq'] ==confirm_msg:delconfirm_list[i]if not data['msg']:continueaddr_list=[]for x inuser_list:#提取出用户表中所有用户的地址，存到addr_list中：

addr_list.append(x['addr'])#检查发送信息的用户的地址是否在用户列表当中：

if addr inaddr_list:#反馈收到确认信息给对方：

confirm_res = {'status': confirm_msg, 'msg': 0}

udpSock.sendto(str(confirm_res), (addr, port))#打印信息：

data_user = data['user']try:

data_msg= rsa.decrypt((data['msg']), privkey)exceptDecryptionError:print "解码出现异常，请重新连接"

continue

print data_user, ":", data_msgdefprint_userlist():'''打印用户列表模块'''

globaluser_list

user_list_len=len(user_list)print "当前有%d个用户在线：" %user_list_lenfor i inxrange(user_list_len):print "ID:", i+1, ":", user_list[i]['user_info'].strip('\n'), \"come from:", user_list[i]['addr']defsend_msg(udpSock, cli_addr, cli_pub_key, port):'''信息发送模块'''

importrandomglobalusername, confirm_list

quit_list= ['q', 'quit', 'exit']

cli_pub_key_rip=rsa.PublicKey.load_pkcs1(cli_pub_key)whileTrue:

msg= raw_input(">")if msg inquit_list:#quit_msg_to_local用于通知本机对话结束，回收socket

quit_msg_to_local = {'status': 'local_quit'}

quit_msg_to_cli= {'status': 'quit'}

udpSock.sendto(str(quit_msg_to_local), ('localhost', port))

udpSock.sendto(str(quit_msg_to_cli), cli_addr)breakrandom_num= random.randint(0, 1000)

msg=rsa.encrypt(msg, cli_pub_key_rip)

output_msg={'status': str(random_num),'user': username,'msg': msg,

}

confirm_list_member={'confirm_seq': str(random_num),'user': username,'msg': msg,'addr': cli_addr,

}

confirm_list.append(confirm_list_member)

udpSock.sendto(str(output_msg), cli_addr)defconfirm_successd(udpSock):'''确认信息到达模块

采用类似于最久未使用（LRU）算法，每隔5秒钟检查一下信息确认列表(confirm_list)，当信息确认列表长度大于5时（

也就是说未确认接收的信息大于5），把信息确认列表前一半的信息再一次发送。'''

importtimeglobalconfirm_listwhileTrue:

confirm_list_len=len(confirm_list)if confirm_list_len > 5:for i in xrange(confirm_list_len/2):

repeat_output_msg={'status': confirm_list[i]['confirm_seq'],'user': confirm_list[i]['user'],'msg': confirm_list[i]['msg'],

}#msg = confirm_list[i][0]

addr = confirm_list[i]['addr']

udpSock.sendto(str(repeat_output_msg), addr)

time.sleep(5)else:

time.sleep(5)defoption(udpSock, BUFSIZ, broADDR, port):'''选项菜单模块'''

whileTrue:print '''请输入您的选项:

1 显示用户列表

2 连接到指定用户，并开始对话

3 退出'''action= raw_input(">")if action is '1':

print_userlist()elif action is '2':

client_option= raw_input("您想连接到哪个用户？，请输入对应的id号：\n")try:#获取对端的地址

cli_addr = (user_list[int(client_option)-1]['addr'], port)

cli_pub_key= user_list[int(client_option)-1]['pub_key']exceptIndexError:print "没有这个用户，请重新选择："

continue

print "已建立好连接，可以开始对话，输入quit或q可以结束会话"threads=[]

t2= MyThread(send_msg, (udpSock, cli_addr, cli_pub_key, port), send_msg.__name__)

threads.append(t2)

t3= MyThread(confirm_successd, (udpSock, ), confirm_successd.__name__)

threads.append(t3)for t inthreads:

t.setDaemon(True)

t.start()

t2.join()#send_msg中止之前，让父线程一直在阻塞状态

print "连接中断，返回主菜单"

elif action is '3':

broadcast(broADDR,'offline')

udpSock.close()print "再见！"

break

else:pass

defmain():'''主函数'''host= ''port= 2425broADDR= ('', port)

localADDR=(host, port)

BUFSIZ= 1024

try:

broadcast(broADDR,'online')

udpSock=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

udpSock.bind(localADDR)

t1=MyThread(recv_msg, (localADDR, BUFSIZ, udpSock, port, ),

recv_msg.__name__)

t1.setDaemon(True)

t1.start()

option(udpSock, BUFSIZ, broADDR, port)except(KeyboardInterrupt, SystemError):

udpSock.close()raise

except:

traceback.print_excif __name__ == '__main__':

main()

cjyfffIM_v0.3

4月23日更新：

已实现RSA加密功能

4月18日：

额。。。本来想用弄一个类似于“飞鸽传书”那样的软件的，目前已经实现了一部分功能了，还有一部分功能没有实现，暂时把这篇文章当作是开发文档，以后添加了新功能后再修改这篇文章吧。有什么错漏的地方请各位大牛提出哈。

目前已经实现了的功能：

1 自动发现局域网内也运行了本程序的机器，把该机器添加到客户列表，假如对方下线的话，自动在客户列表中删除对应的信息。

2 具备确认机制，对方收到我方发送的信息后会反馈回来确认信息，没有收到确认的信息将会在一段时间之后重新发送。

3 信息采用RSA加密

待实现的功能：

1 实现文件传输功能

2 优化代码，使代码的可读性增强

程序各个模块的简单逻辑关系如下图：

各个模块功能表述：

一、选项菜单模块(option)

这个模块有3个选项，分别是：

选项1 打印用户列表。通过调用print_userlist（）函数把当前用户列表中的用户打印出来。

选项2 与指定的用户建立连接。根据用户输入的id号，与用户列表中的指定用户建立连接。

选项3 退出程序。在退出前首先会调用发送广播信息模块(broadcast)，向局域网广播一条信息通知本机即将下线，然后关闭socket，最后再退出程序。

二、发送广播信息模块(broadcast)

这个模块的作用是在程序启动（退出）时，向局域网内的其他机器发送广播，通知其他机器在各自的用户列表中添加（删除）此用户。

假设本机的用户名是Mike，主机名是Mike‘PC

本机上线的广播信息将是：online^Mike Mike’PC‘^Mike’PC的rsa公钥

本机下线的广播信息将是：offline^Mike Mike’PC’

三、信息发送模块(send_msg)

这个模块运行在一个循环当中，不断的处理用户的输入。

假如用户输入退出指令（'q', 'quit', 'exit'），这时候这个模块首先向本机发送一个“local^quit”信息，让本机的信息接收模块(recv_msg)停止接收数据，同时发送一个“quit”给对方，通知对方连接即将中断，然后退出循环，让程序回到选项菜单模块(option)。

假如用户输入的不是退出指令，那么就认为用户将要发送的是正常信息。这里要提一下这个程序中确认机制的实现原理：本机在发送一个消息出去的时候，会在消息的头部加上一个（0~9999）的随机数作为确认标记，同时把这个消息添加到信息确认列表（confirm_list）。对端收到这条消息后，会把确认标记发送回来，然后本机就会根据所接收到的确认标记删除信息确认列表（confirm_list）所对应的条目，这样就认为一条消息对方已经成功接收。

回到具体实现的过程，这个模块会在输入的信息之前加上一个（0~9999）的随机数作为标记，同时加上用户名。例如本机Mike用户向对端一个ip地址为192.168.1.10的用户发送一个“Hello”，那么经这个模块发送出去的信息可能是这样：“1255^Mike^Hello”。同时这个模块会在信息确认列表（confirm_list）中添加上“[1255^Mike^Hello,192.168.1.10]”这样的一条记录。

四、信息接收模块(recv_msg)

这个模块的主要功能是，跟据接收到的广播信息更新用户列表（confirm_list），以及处理对端发送过来信息。

假如收到以“online”开头的信息，这个模块会认为这是对端发送过来的通知上线的广播信息，于是便会在信息中提取出用户名以及主机名，再加上对端的ip地址和端口，添加到用户列表中。并且以一条以“respon_online”开头的信息反馈给对方本机的信息，以便对方也可以更新用户列表。例如收到从192.168.1.11发送过来的一条“online^Kate Kate'PC'^Kate'PC'的rsa公钥”这样一条广播信息后，本机将在用户列表中添加上“[['Kate Kate'PC', Kate'PC'的rsa公钥], ('192.168.1.11', 12345)]”（这个端口号是随机分配的），同时本机返回一条这样的信息给对方:respon_online^'Mike Mike'PC'^Mike'PC'的rsa公钥。

假如是本机收到以“respon_online”开头的信息的话，那就跟上面“online”的情况一样，提取出用户名、主机名、ip地址和端口，添加到用户列表（confirm_list）上。

假如收到的是以“offline”开头的信息，就提取出用户名、主机名、ip地址和端口，检查用户列表（confirm_list）中有没有对应的条目，假如有的话就删除掉对应的条目。

假如收到的是“quit”信息，说明对端即将断开连接，这个时候本模块将提示用户输入退出命令，以便退出连接。

假如收到的是“local^quit”信息，说明本机即将断开连接，这个时候本模块将返回模块的开头，准备接收新的信息。

假如接收到的信息不满足以上的条件，就会被认为是用户间发送的正常消息：

首先要提取消息头部的确认标志。如果收到的信息除了确认标志外没有其他内容了，那么这条消息会被认为是对端在收到本机发送出去的信息后，反馈回来的确认信息，因此接下来的工作就是根据确认标志，查找信息确认列表（confirm_list）所对应的条目并删除。

假如处理确认标志外还有其他内容，那么这条信息就是对端用户所输入的信息，于是首先提取出确认标志返回给对端，然后再本机上打印出对方所输入的内容。

五、确认信息到达模块（confirm_successd）

这个模块采用类似于最久未使用（LRU）算法，每隔5秒钟检查一下信息确认列表(confirm_list)，当信息确认列表长度大于5时（也就是说未确认接收的信息大于5），把信息确认列表前一半的信息再一次发送。

最后是这个程序的代码：

#! /usr/bin/env python#coding=utf-8#author: cjyfff#blog: http://www.cnblogs.com/cjyfff/

importsocketimportosimportpwdimportthreadingimporttracebackimportrandomimporttimeimportrsa

user_list=[]

confirm_list=[]

username=pwd.getpwuid(os.getuid())[0]

hostname= os.popen('hostname').read()

(pubkey, privkey)= rsa.newkeys(1024)

pub=pubkey.save_pkcs1()classMyThread(threading.Thread):'''这个类用于创建新的线程'''

def __init__(self, func, args, name=''):

threading.Thread.__init__(self)

self.name=name

self.func=func

self.args=argsdefrun(self):

apply(self.func, self.args)defbroadcast(broADDR, status):'''发送广播信息模块

用于发送广播信息给其他主机，通知其他主机本主机上线\下线状态，以及发送本机的信息给其他主机。

这个模块会在广播信息前添加上status这个参数的值。在本程序中，当需要通知其他主机，本机已经上线时，

会传递"online"给status，当需要通知其他主机本机即将下线时，会传递"offline"给status。'''

globalusername, hostname, pubdefbroadcast_send(oMsg):

udpSock2=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

udpSock2.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST,1)

udpSock2.sendto(oMsg, broADDR)if status == 'online':

oMsg= status + "^" + username + ' ' + hostname + "^" +pub

broadcast_send(oMsg)elif status == 'offline':

oMsg= status + "^" + username + ' ' +hostname

broadcast_send(oMsg)defrecv_msg(localADDR, BUFSIZ, udpSock, port):'''信息接收模块

这个模块的主要功能是，跟据接收到的广播信息更新用户列表，以及处理对端发送过来信息'''

globaluser_list, confirm_list, username, hostname, pub, privkeywhileTrue:try:

data, addr=udpSock.recvfrom(BUFSIZ)except:break

if data.startswith('online'):

data= data.split('^')[1:]if [data, addr] not inuser_list:

user_list.append([data, addr])#把对方添加上用户列表的同时，还要把自己的信息发给对方，以便对方把更新用户列表

res_msg = 'respon_online^' + username + ' ' + hostname + "^" +pub

udpSock.sendto(res_msg, (addr[0], port))elif data.startswith('offline'):

data= data.split('^')[1]for i inxrange(len(user_list)):if user_list[i][0][0] ==data:deluser_list[i]elif data.startswith('respon_online'):

data= data.split('^')[1:]if [data, addr] not inuser_list:

user_list.append([data, addr])elif data == 'quit':print "对方已断开连接，请输入'quit'或'q'返回主菜单"

continue

elif data == 'local^quit':continue

else:

confirm_recv= data.split('^')[0]#假如收到的确认标志和确认表中的某项匹配，删除该项

for i inxrange(len(confirm_list)):if confirm_list[i][0].split('^')[0] ==confirm_recv:delconfirm_list[i]

data= data.split('^')[1:]if notdata:continueaddr_list=[]for x inuser_list:#提取出用户表中所有用户的地址，存到addr_list中：

addr_list.append(x[1][0])

addr=addr[0]#检查发送信息的用户的地址是否在用户列表当中：

if addr inaddr_list:#反馈收到确认信息给对方：

udpSock.sendto(str(confirm_recv), (addr, port))#打印信息：

data_name =data[0]

data_msg= rsa.decrypt((data[1]), privkey)print data_name, ":", data_msgdefprint_userlist():'''打印用户列表模块'''

globaluser_listprint "当前有%d个用户在线：" %len(user_list)for i inxrange(len(user_list)):print "ID:", i+1, ":", user_list[i][0][0]defsend_msg(udpSock, cli_addr, cli_pub, port):'''信息发送模块'''

globalusername, user_list, confirm_list

quit_list= ['q', 'quit', 'exit']

cli_pubkey=rsa.PublicKey.load_pkcs1(cli_pub)whileTrue:

msg= raw_input(">")if msg inquit_list:

udpSock.sendto('local^quit', ('localhost', port))

udpSock.sendto('quit', cli_addr)breakrandom_num= random.randint(0, 1000)

msg=rsa.encrypt(msg, cli_pubkey)

out_msg= '%s' % random_num + '^' + username + '^' +msg

confirm_list.append([out_msg, cli_addr])

udpSock.sendto(out_msg, cli_addr)defconfirm_successd(udpSock):'''确认信息到达模块

采用类似于最久未使用（LRU）算法，每隔5秒钟检查一下信息确认列表(confirm_list)，当信息确认列表长度大于5时（

也就是说未确认接收的信息大于5），把信息确认列表前一半的信息再一次发送。'''

globalconfirm_listwhileTrue:

lenght=len(confirm_list)if lenght > 5:for i in xrange(lenght/2):

msg=confirm_list[i][0]

addr= confirm_list[i][1]

udpSock.sendto(msg, addr)

time.sleep(5)else:

time.sleep(5)defoption(udpSock, BUFSIZ, broADDR, port):'''选项菜单模块'''

whileTrue:print '''输入您的选项:

显示用户列表

连接到指定用户，并开始对话

退出'''action= raw_input(">")if action is '1':

print_userlist()elif action is '2':

client_id= raw_input("您想连接到哪个用户？，请输入对应的id号：\n")try:#获取对端的地址

cli_addr = (user_list[int(client_id)-1][1][0], port)

cli_pub= user_list[int(client_id)-1][0][1]exceptIndexError:print "没有这个用户，请重新选择："

continue

print "已建立好连接，可以开始对话"threads=[]

t2= MyThread(send_msg, (udpSock, cli_addr, cli_pub, port), send_msg.__name__)

threads.append(t2)

t3= MyThread(confirm_successd, (udpSock, ), confirm_successd.__name__)

threads.append(t3)for t inthreads:

t.setDaemon(True)

t.start()

t2.join()#send_msg中止之前，让父线程一直在阻塞状态

print "连接中断，返回主菜单"

elif action is '3':

broadcast(broADDR,'offline')

udpSock.close()print "再见！"

break

else:pass

defmain():'''主函数'''host= ''port= 2425broADDR= ('', port)

localADDR=(host, port)

BUFSIZ= 1024

try:

broadcast(broADDR,'online')

udpSock=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

udpSock.bind(localADDR)

t1=MyThread(recv_msg, (localADDR, BUFSIZ, udpSock, port, ),

recv_msg.__name__)

t1.setDaemon(True)

t1.start()

option(udpSock, BUFSIZ, broADDR, port)except(KeyboardInterrupt, SystemError):

udpSock.close()raise

except:

traceback.print_excif __name__ == '__main__':

main()

cjyfffIM_v0.1

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