Python İle Ağ Programlama

Oguzhan Coskun

İçerik HakkındaBu belge Python programlama dili ile ağ programlama bilgileri içerir. Teorik bilgiler az, uygulama örnekleri daha

çok verilmiştir.

Başlamadan önce Python ile çalışırken işimizi kolaylaştıracak bir kaç aracın kurulumundan ve

yararlarından bahsedeceğiz.

Gereksinimler>>> //Bu işareti gördüğünüzde Python yorumlayıcısında çalıştığımızı unutmayalım.root@soulmac://Bu da benim makinem. Bash komutlarını verdiğim zaman burada vereceğim.

Python2.7Python Package IndexVirtualenvPip

Python2.7

Üzerinde çalışacağımız sürüm Python2.7. Geçmişten günümüze Python üzerinde çalışan paketlerin

uyumluluğu ve tarafımdan kod sürekliliği için Python2.7 tercih edilmiştir.

Python Package Index

Python Package Index yani PyPi, Python üzerinde çalışan tüm paketlerin bulunduğu uzak sunucudur. Ağ

programlamada bu depoyu çokça kez kullanacağız.http://pypi.python.org

Virtualenv

Virtualenv: virtual environment (sanal ortam), sanal bir python alanı oluşturup kullandığımız modüllerin,

paketlerin sadece bu sanal ortamda kalmasını, böylelikle kullandığımız alternatif modüllerin asıl sistemimizdeki

python yorumlayıcısını etkilememesini sağlıyor.

Pip

Pip, Linux dağıtımlarında çalışan Python Package Index e erişmenin kolay yolu olarak tanımlayabiliriz. Pip

kurulumunu yaparak sunucudan modülleri direk çekebilir ve kullanabiliriz.

Kurulumlar

Az önce bahsettiğimiz 4 aracın Debian Wheezy dağıtımında kurulumlarından ve kullanımlarından

bahsedeceğiz.

Python2.7root@soulmac:/home/oguzhan# apt-get install python2.7root@soulmac:/home/oguzhan# python2.7Python 2.7.3 (default, Mar 13 2014, 11:03:55)[GCC 4.7.2] on linux2Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>>

Piproot@soulmac:/home/oguzhan# apt-get install python-piproot@soulmac:/home/oguzhan# pip install django

Virtualenvroot@soulmac:/home/oguzhan# pip install virtualenvroot@soulmac:/home/oguzhan# virtualenv /opt/sanalortamroot@soulmac:/home/oguzhan# source /opt/sanalortam/bin/activate

(sanalortam)root@soulmac:/home/oguzhan#

Ağ Programlamaya Giriş

Ağ programlamaya girişte öğrenmemiz gereken temel terimler ve yöntemler var. Ağ konusu çok geniş olduğu için temel bilgilere çok fazla giremeyiz. Bu yüzden Ağ

programlamaya başlamaya karar veren birinin en azından temel ağ ve python bilgisi olması teknik

anlamda öğrenmeye hız kazandıracaktır.

Portlardan başlayacak olursak, fiziksel terim olarak iki donanımın birbiriyle bağlandığı / iletişime geçtiği

noktadır, bizim ilgileneceğimiz kısımda hemen hemen aynı ancak ortada fiziksel bir birim yok. Tanımlı olan 65535 port bizi sanal ortamda bir çok uygulamaya

bağlar. Bu uygulamalar, servisler en basiti olarak hemen hemen her gün bağlandığımız internet gibi, girdiğimiz sitelerin bize özel sunduğu, yönlendirdiği farklı araçlar

gibi uygulamalardır.

Portlar

TCP / UDPinterneti ele alacak olursak, Global ağ mimarisinde kullandığımız veri

iletişim standartları bu portlar üzerinden dünya üzerindeki tüm mimarilerin haberleşmesini sağlar, internete çıkabildiğimiz port 80 (HTTP) portudur. Bu port yapısı gereği TCP ve UDP protokollerini

kullanır. Nedir TCP ve UDP? Transmission Control Protocol, kısacası kayıpsız veri iletimini sağlar. UDP ise TCP’nin yaptığı bir kaç güvenlik ve sorgu işlemlerini atlayarak iletişimin hızlı olmasını

sağlar ancak kaybı garanti etmez, yani veri kayba uğrayabilir.

Soket Soket kısaca, diğer programlarla standart Unix dosya tanımlayıcılarını

kullanarak haberleşmemizi sağlayan yapıdır. Bu yapıya ulaşmak için socket( ) işlevini çağırmamız gerekir. Bu işlev bize bir soket

tanımlayıcı döndürür.

3 tip soket tanımlayıcı vardır. Bunlar İnternet soketleri, Unix soketleri ve X.25 soketleridir. Hepsini ayrı ayrı incelemek uzun zaman

alacağından, sadece internet soketlerini göreceğiz.

ornek1.1>>>import socket>>>socket.getservbyname(‘domain’)53

ornek1.1

Basit bir örnekle başladık. 1. satırdan inceleyerek gelecek olursak; Python’da kütüphane tanımlamaları import komutuyla dosyaya

eklenir. Biz de socket sınıfını dosyamıza ekledik. 2. satırda socket sınıfının altında tanımlanmış olan bir fonksiyonu çağırdık. Bu

fonksiyon eğer çıktıya bakacak olursak, adını girdiğimiz portun port numarasını döndürür. Çıktıda da gördüğümüz gibi domain portu 53.

DGRAM / STREAM

Şimdi internet soketlerinin ikiye ayrıldığı yol ayrımına gelelim. Daha önce bahsettiğimiz TCP ve UDP transfer çeşitleri burada karşımıza

çıkıyor. İnternet soketleri de TCP için SOCK_STREAM, UDP için SOCK_DGRAM olarak ayrılıyor. SOCK_STREAM; verileri güvenilir kanaldan taşır. SOCK_DGRAM ise SOCK_STREAM’e göre hızlı fakat güvenliği garanti etmeyen soketlerdir. Bu iki yapının seçimi

yapılacak uygulamaya göre farklılık gösterir.

SOCK_DGRAM ornek12.py

# -*- coding: utf-8 -*-#Localhost üzerinde UDP Server ve Clientimport socket, syss=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)max=65535port=1060if sys.argv[1:] == [‘server’]:s.bind((‘127.0.0.1’,port))

print s.getsockname(), ‘dinleniyor’while True:

data, address=s.recvfrom(max)print ‘İstemci ’, address, ‘ üzerinden yazıyor..’,repr(data)s.sendto(‘Veri boyutu %d byte’%len(data),address)

elif sys.argv[1:]==[‘client’]:s.sendto(‘Bu benim mesajım’,(‘127.0.0.1’, port))data, address = s.recvfrom(max)print ‘Server’, address, ‘üzerinden yazıyor’,repr(data)

else:print >>sys.stderr, ‘kullanimi: ornek12.py server|client’

ornek12.py de ne yaptık?

Açıklama satırında yazanı yaptık. Daha önce bahsettiğimiz SOCK_DGRAM kullandık yani UDP transfer. İki tip tanımladık

bunlar, server ve client. Server ı başlattığımızda 1060 numaralı portu dinliyor ve bu porta bağlanana istemcilerin mesajlarını çıktı veriyor. Dikkat edeceğimiz önemli bir nokta var. Aşağıdaki çıktıya

bakarak bunu anlayalım:

# python ornek12.py+server tarafıroot@soulmac:/home/oguzhan# python ornek12.py server('127.0.0.1', 1060) dinleniyor

+client tarafıroot@soulmac:/home/oguzhan# python ornek12.py clientServer ('127.0.0.1', 1060) üzerinden yazıyor 'Veri boyutu 17 byte'root@soulmac:/home/oguzhan#

+server tarafıroot@soulmac:/home/oguzhan# python ornek12.py server('127.0.0.1', 1060) dinleniyorİstemci ('127.0.0.1', 33495) üzerinden yazıyor.. 'Bu benim mesajım'

ornek12.py

Server tarafında 1060 numaralı portu dinlerken client tarafında uygulamayı çalıştırdığımızda 1060 portuna ‘Bu benim mesajım’

şeklinde bir mesaj gönderiyor, ancak bunu 33495 portu üzerinden gönderiyor. Başlangıçta 1060 portunu kontrol eden client, serverin açık olup olmadığına bakıyor, eğer açıksa 65535 port arasından uygun olan port üzerinden 1060 numaralı porta veriyi gönderiyor.

ornek12.pyÖncelikle bir soket tanımlamalıyız ve bu soketin türünü yani internet, unix ya da x25 soketleri arasından hangisi olduğunu belirtmeliyiz ve

yine TCP mi yoksa UDP mi olduğunu göstermeliyiz. Bu tanımlamaları socket.socket(socket.AF_INET,

socket.SOCK_DGRAM) satırında yaptık. Burada AF_INET internet soketini kullanacağımızı, SOCK_DGRAM ise bu iletişimin UDP protokolü çerçevesinde gideceğini gösteriyor. bind() komutuyla

localhost üzerinde trafiğin hangi porttan akacağını belirtiyoruz ve diğer iletişim kurallarına geçiyoruz. sendto( ) ile verimizi gönderme

işlemini gerçekleştiriyoruz.

SOCK_STREAM

SOCK_STREAM ler veri kayıpsız bir iletişim altyapısı sunan TCP protokolü üzerinde hareket ederler. ornek12.py de konumuz

tamamen UDP yani SOCK_DGRAM dı. Şimdi ise SOCK_STREAM dan bahsedeceğiz. ornek12.py de kullandığımız soket tanımlamanın

aynısını kullanacağız. İşleyiş aynı ancak felsefe farklı.

#python2.7>>>import socket>>>s=socket.socket(socket_AF_INET, socket.SOCK_STREAM)>>>

SOCK_STREAM

Felsefeye gelecek olursak, o da basit, UDP, TCP gibi davranmaz ve bir kaç kontrol noktasını atlayarak iletişimin daha hızlı olmasını ister, ancak bu hız kayıpları da beraberinde getirebilir. TCP ise size hızı garanti edemez, trafik yoğunluğuna göre değişir ancak kayıpsız bir

transferi garanti eder.

SOKET İSİMLERİ

ornek12.py de gördüğümüz ve aslında daha önce görmediğimiz tanımları burada ayrıntılı işleyeceğiz. Her bir tanımın ne işe yaradığını daha iyi anlamak için bu bölüm yeterli olacaktır.

SOKET OLUŞTURMAKsocket(family,type,[protocol])

o family: Bu parametre soketin hangi alan için oluşturulduğunu belirtir. Unix için AF_UNIX, internet için AF_INET tanımlaması yapmak gerekir.

o type: Kullanılacak protokol tipini belirtir. Bu protokoller TCP ya da UDP dir. TCP için SOCK_STREAM, UDP için SOCK_DGRAM tanımlanmıştır. Diğer seçenekler, SOCK_RAW, SOCK_SEQPACKET, SOCK_RDM.

o protocol: Bu parametre varsayılan olarak 0 dır ve bizde böyle bırakıyoruz.

SOKET BAĞLAMAKOluşturulan soketler sunucu ya da istemci taraflı kullanılabilir. Sunucu taraflı bağlanacaksa bir hosta bağlamamız gerekir. bu bağlama olayını connect( ) metodu ile gerçekleştireceğiz. Örnek olarak 192.168.1.17 ve port numarası 9562 olan bir hosta bağlanmak için:

connect((‘192.168.1.17’, 9562))

SOKETİ BİR ADRESE BAĞLAMAKbind( ) metodu işimizi görecektir. bind( ) parametre olarak soketin bağlanacağı adresi ve port numarasını verir, bu sayede gelen isteklerin dinleneceği bir ortam oluşur.

bind((‘192.168.1.17’,9562))

BAĞLANTILARI DİNLEMEK

Soket belirli bir adrese bağlandıktan sonra, belirtilen porttan gelen istekleri dinlemek için görevlendirilir. Bu amaçla listen( ) metodu kullanılır. Parametre olarak kaç bağlantının kabul edileceği belirtilir. En az 1 olmalıdır.

listen(5)

VERİ GÖNDERMEK / ALMAK

Veri recv( ) ve send( ) metodlarıyla aktarılır. recv( ) metodu sunucu ya da istemciden gönderilen veriyi almak için kullanılır. Parametre olarak buffer size (tampon boyu) ve flags(bayraklar) alır.

buffer_size = 1024recv(buffer_size)

Veri göndermek için send( ) metodu çağırılır. Parametre olarak gönderilecek veri ve bayrak alır.

veri=’test verisi’send(veri)

TSL VE SSL

Secure Socket Layer (Güvenli Giriş Katmanı) protokolü, internet üzerinden şifrelenmiş güvenli veri iletişimi sağlar. E-posta

gönderiminde, FTP transferinde ve bir çok alışveriş sitesinde güvenlik amacıyla kullanılıyor.

TSL VE SSL

Şifreleme esası açık anahtarlı şifrelemeye dayanır.

SSL protokolü geliştirildi ve isim değiştirdi. TLS adıyla sunucu-istemci uygulamaların ağ üzerinde, dinlenmelerinin ve asıl verinin üzerinde

oynama yapılmasının önüne geçecek şekilde tasarlandı. Bu protokol uygulama katmanında çalışır.

TSL VE SSL>>>import ssl>>>ssl.cert_time_to_seconds(“May 7 00:00:00 2014 GMT”)>>>1399410000.0

TSL VE SSL

Burada ssl sınıfına ait olan cert_time_to_seconds fonksiyonunu kullandık. Bu fonksiyon string bir tarih verisini alıp Unix Time da karşılığını verir. Şimdi SSL ile tarihi saniye cinsinden yazdırmak

nedir? sorusuna gelirsek, ssl bir imza olarak kullanılır, imzada tarih önemlidir. Unix Time da saniye olarak geri dönen veri imza için

kullanılır.

LOGLAMA

Ağ uygulamalarında log mesajları önemlidir. Bu mesajları üretip, yedeklemek, uygulamalarımızda karşılaşılan sorunları, hangi

durumda olduğumuzu bilmemizi sağlar. Bu işlem için pythonda bilinen syslog ve logging modülleri vardır. Biz logging modülünü

kullanacağız.

ornek13.pyimport logginglogger=logging.getLogger()logger.setLevel(logging.INFO)handler=logging.FileHandler(‘/home/oguzhan/test.log’)logger.addHandler(handler)logger.error(‘hata mesaji’)logger.info(‘bilgi mesaji’)logger.warning(‘uyari mesaji’)

ornek13.pyroot@soulmac:/home/oguzhan# python2.7 ornek13.pyroot@soulmac:/home/oguzhan# cat test.loghata mesajibilgi mesajiuyari mesaji

Uygulamayı çalıştırdığımızda handler da tanımladığımız yola yani test.log dosyasına bu çıktıları yazdığını göreceğiz.

KAYNAKFoundations of Python Network Programming - Brandon Rhodes,

John Goerzen 2010