《自頂向下方法》筆記 · 編程作業2 · UDPping程序

作業描述

《計算機網路：自頂向下方法》中第二章末尾給出了此編程作業的簡單描述：

在這個編程作業中，你將用Python編寫一個客戶ping程序。該客戶將發送一個簡單的ping報文，接受一個從伺服器返回的pong報文，並確定從該客戶發送ping報文到接收到pong報文為止的時延。該時延稱為往返時延（RTT）。由該客戶和伺服器提供的功能類似於在現代操作系統中可用的標準ping程序，然而，標準的ping使用互聯網控制報文協議（ICMP）（我們將在第4章中學習ICMP）。此時我們將創建一個非標準（但簡單）的基於UDP的ping程序。

你的ping程序經UDP向目標伺服器發送10個ping報文，對於每個報文，當對應的pong報文返回時，你的客戶要確定和列印RTT。因為UDP是一個不可靠協議，由客戶發送的分組可能會丟失。為此，客戶不能無限期地等待對ping報文的回答。客戶等待伺服器回答的時間至多為1秒；如果沒有收到回答，客戶假定該分組丟失並相應地列印一條報文。

在此作業中，我們給出伺服器的完整代碼（在配套網站中可以找到。你的任務是編寫客戶代碼，該代碼與伺服器代碼非常類似。建議你先仔細學習伺服器的代碼，然後編寫你的客戶代碼，可以不受限制地從伺服器代碼中剪貼代碼行。

詳細描述

見官方文檔：Socket2_UDPpinger.pdf

以及筆者翻譯：編程作業2-UDPping程序-中文文檔.md

實現

讀懂文檔給出的Ping程序伺服器端代碼後，可已很容易的寫出Ping程序。首先建立一個UDP套接字，並指定目的IP地址和埠。隨之使用一個循環來發送數據包，共循環10次。其中每次在發送前從系統提取一次時間，接收到伺服器返回的消息後 ，再提取一次時間，兩次相減，即可得到每個消息的往返時延（RTT）。

代碼

UDPPinger.py

from socket import *nimport timennserverName = 191.101.232.165 # 伺服器地址，本例中使用一台遠程主機nserverPort = 12000 # 伺服器指定的埠nclientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # 創建UDP套接字，使用IPv4協議nclientSocket.settimeout(1) # 設置套接字超時值1秒nnfor i in range(0, 10):ntsendTime = time.time()ntmessage = (Ping %d %s % (i+1, sendTime)).encode() # 生成數據報，編碼為bytes以便發送nttry:nttclientSocket.sendto(message, (serverName, serverPort)) # 將信息發送到伺服器nttmodifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(1024) # 從伺服器接收信息，同時也能得到伺服器地址nttrtt = time.time() - sendTime # 計算往返時間nttprint(Sequence %d: Reply from %s RTT = %.3fs % (i+1, serverName, rtt)) # 顯示信息ntexcept Exception as e:nttprint(Sequence %d: Request timed out % (i+1))nttnclientSocket.close() # 關閉套接字n

UDPPingerServer.py

# UDPPingerServer.pyn# We will need the following module to generate randomized lost packets import randomnfrom socket import *nimport randomnn# Create a UDP socketn# Notice the use of SOCK_DGRAM for UDP packetsnserverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)n# Assign IP address and port number to socketnserverSocket.bind((, 12000))nnwhile True:nt# Generate random number in the range of 0 to 10ntrand = random.randint(0, 10)nt# Receive the client packet along with the address it is coming fromntmessage, address = serverSocket.recvfrom(1024)nt# Capitalize the message from the clientntmessage = message.upper()nt# If rand is less is than 4, we consider the packet lost and do not respondntif rand < 4:nttcontinuent# Otherwise, the server respondsntserverSocket.sendto(message, address)n

代碼文件

運行

伺服器端：

在一台主機上運行UDPPingerServer.py，作為接收ping程序數據的伺服器。

效果如下：

客戶端：

在另一台主機上運行UDPPinger.py，效果如下：

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