資源下載地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85596120
資源下載地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85596120文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-592440.html

Uchat——基于 python 的安全即時(shí)通訊系統(tǒng)

目的

設(shè)計(jì)完成簡(jiǎn)易的安全即時(shí)通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)類似于 QQ 的聊天軟件；

需求分析

功能需求

1. 聊天客戶端

   1. 注冊(cè)：用戶與集中服務(wù)器通信完成注冊(cè)，包括用戶名、密碼、郵箱、性別、年齡、數(shù)字證書等信息傳輸，其中數(shù)字證書包含公鑰、用戶名、郵箱等信息。私鑰單獨(dú)保存在客戶端一個(gè)文件夾下不進(jìn)行傳輸；能顯示用戶名、郵箱不符合格式規(guī)范或者重復(fù)，空輸入等錯(cuò)誤信息。
   2. 認(rèn)證登錄：客戶端與集中服務(wù)器通信完成用戶名、口令認(rèn)證登錄；能顯示用戶名、密碼錯(cuò)誤導(dǎo)致的登錄錯(cuò)誤信息。還有已登錄賬號(hào)再次登錄時(shí)的多重登錄檢驗(yàn)，并將之前登陸的賬號(hào)頂下去。
   3. 好友管理：用戶可通過服務(wù)器進(jìn)行搜索、添加、刪除好友。
   4. 即時(shí)通信：用戶通過客戶端實(shí)現(xiàn)與好友的聊天，包括文字、圖片傳輸。文字可實(shí)現(xiàn)字體顏色和大小的改變。
   5. 聊天記錄：客戶端能夠保存聊天記錄并且可以查看聊天記錄。
   6. 消息加解密：采用 D-H 體制協(xié)商加密秘鑰，用對(duì)稱密碼 AES 算法進(jìn)行加解密。
   7. 消息摘要：使用 MD5 算法實(shí)現(xiàn)消息摘要認(rèn)證功能，確保發(fā)送消息的完整性。
   8. 用戶未讀消息提醒：紅點(diǎn)標(biāo)注未讀消息數(shù)目，并按最后發(fā)送消息時(shí)間排列好友列表。
   9. 用戶離線后消息處理：用戶上線后及時(shí)接收到離線時(shí)好友發(fā)送的消息。

   功能結(jié)構(gòu)圖

   

2. 集中服務(wù)器

   1. 用戶注冊(cè)：與用戶通信完成注冊(cè)，對(duì)用戶名和郵箱格式、是否重復(fù)，輸入不規(guī)范等做必要的檢驗(yàn)，接收客戶端的數(shù)字證書，發(fā)送服務(wù)端數(shù)字證書。
   2. 登錄驗(yàn)證：用戶登錄時(shí)，驗(yàn)證用戶名和密碼是否正確，并向客戶端返回登錄結(jié)果。如信息正確，就將在線好友用戶發(fā)給該用戶，將該用戶的狀態(tài)發(fā)給各在線好友用戶，同時(shí)在服務(wù)器端顯示出來。
   3. 用戶公鑰，證書提供：用戶向好友發(fā)送消息時(shí)，與服務(wù)器建立安全連接獲取好友的證書信息，服務(wù)器控制 client.socket 像好友用戶發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)用戶之間的通信。
   4. 用戶在線狀態(tài)維護(hù)：當(dāng)用戶在線時(shí)，記錄保存用戶的在線狀態(tài)、IP 地址、端口號(hào)。
   5. 用戶消息列表實(shí)時(shí)發(fā)放：由監(jiān)聽函數(shù)將操作實(shí)時(shí)加入到執(zhí)行函數(shù)列表中遞歸執(zhí)行。向用戶發(fā)送其好友列表的在線離線情況，包括好友用戶名、IP 地址、端口號(hào)。并按照最后發(fā)消息的時(shí)間對(duì)好友消息列表進(jìn)行排序。

   功能結(jié)構(gòu)圖

   

3. 高級(jí)功能

   1. 離線用戶消息通知：暫時(shí)存儲(chǔ)離線用戶的消息，用戶上線后，顯示未讀的消息并用紅點(diǎn)標(biāo)注；
   2. 好友在線離線功能實(shí)時(shí)更新；
   3. 限制賬號(hào)只能一處登錄：一個(gè)賬號(hào)只能在一處登錄，在別處登錄時(shí)會(huì)把原先的登錄踢下線；
   4. 支持群聊功能：可以創(chuàng)建群聊，并根據(jù)群號(hào)加入群聊；
   5. 聊天時(shí)字體大小顏色可更改；
   6. 支持聊天各類圖像文件的緩存。

數(shù)據(jù)需求

1. 客戶端

   客戶端登錄后加過的好友和加入的群聊需要從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出信息并在前端反饋呈現(xiàn)出來。客戶端的聊天記錄可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，用到時(shí)直接讀取返回消息歷史。

2. 集中服務(wù)器

   1. users 表：用戶信息表，存儲(chǔ)用戶基本信息，包括用戶 ID(id)、用戶名(username)、密碼(password)、電子郵箱(email)、用戶登錄 IP 地址(ip)、用戶登錄端口(port)、性別(sex)、年齡(age)、公鑰(pk)。

      名稱	數(shù)據(jù)類型	主鍵	是否唯一	是否為空	備注
      id	INTEGER	Y	Y	N	用戶 id
      username	TEXT	N	Y	N	用戶名
      password	TEXT	N	Y	N	密碼
      email	TEXT	N	Y	N	郵箱
      ip	TEXT	N	Y	N	登錄 IP
      port	TEXT	N	Y	N	登錄端口
      sex	TEXT	N	Y	N	性別
      age	TEXT	N	Y	N	姓名
      pk	TEXT	N	Y	N	公鑰

   2. friends 表：存儲(chǔ)用戶的好友信息，包括用戶 id(from_user_id)、好友 id(to_user_id)、加好友請(qǐng)求是否接受(accepted)。

      名稱	數(shù)據(jù)類型	主鍵	是否唯一	是否為空	備注
      from_user_id	INTEGER	Y	Y	N	本人 ID
      to_user_id	INTEGER	Y	Y	N	好友 ID
      accept	BOOLEAN	N	N	N	接受狀態(tài)

   3. chat_history 表：存儲(chǔ)好友的聊天記錄，包括發(fā)送方 ID(user_id)、接收方(target_id)ID(target_type)、聊天數(shù)據(jù)(data)(BLOB 類型存儲(chǔ)二進(jìn)制大對(duì)象，可以實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)的直接存儲(chǔ))，sent(用于標(biāo)識(shí)消息是否已發(fā)送，若未發(fā)送，先存儲(chǔ)這個(gè)操作，在某一次事件再次觸發(fā)時(shí)檢查標(biāo)志位，操作服務(wù)端再次控制 client.socket 發(fā)送消息)。

      名稱	數(shù)據(jù)類型	主鍵	是否唯一	是否為空	備注
      id	INTEGER	Y	Y	N	消息 ID
      user_id	INTEGER	N	N	N	用戶 ID
      target_id	INTEGER	N	N	N	消息目標(biāo) ID
      target_type	TEXT	N	N	N	目標(biāo)類型：群/用戶
      data	BLOB	N	N	N	消息體
      sent	BOOLEAN	N	N	N	發(fā)送是否成功

   4. rooms 表：群組表，包括該群組的主鍵 ID(id)、群組的名稱(room_name)。

      名稱	數(shù)據(jù)類型	主鍵	是否唯一	是否為空	備注
      id	INTEGER	Y	Y	N	群聊 ID
      room_name	TEXT	N	Y	N	群聊名

   5. room_user 表：群組用戶表，包括群組的 ID，群聊房間號(hào)(room_id)、加入該群組的用戶(user_id)。

      名稱	數(shù)據(jù)類型	主鍵	是否唯一	是否為空	備注
      id	INTEGER	Y	Y	N	ID
      room_id	INTEGER	N	N	N	群聊 ID
      user_id	INTEGER	N	N	N	用戶 ID

性能需求

1. 可靠性需求

   保證一個(gè)用戶只能同時(shí)使用一個(gè) IP 地址登錄，客戶端不會(huì)出現(xiàn)閃退、加密無效的情況。

2. 安全性需求

   客戶端做好完整的封裝；傳輸信息采用經(jīng)過公鑰加密機(jī)制協(xié)商的 AES 對(duì)稱加密秘鑰；服務(wù)器及時(shí)更新客戶端 IP 地址等信息。

3. 可維護(hù)性與可擴(kuò)展性需求

   對(duì)于軟件功能方面，采用高內(nèi)聚低耦合的模塊化設(shè)計(jì)，包括登錄模塊、注冊(cè)模塊、好友列表模塊、聊天模塊等，確保每個(gè)模塊的具有較高的獨(dú)立性，使軟件源碼便于維護(hù)，同時(shí)便于后期添加聊天群等更多擴(kuò)展內(nèi)容，保證軟件可以進(jìn)行更新?lián)Q代。

4. 運(yùn)行環(huán)境需求

   1. 客戶端：python3

   2. 服務(wù)端：

      python3

      PC 硬盤容量：50G

      運(yùn)行內(nèi)存：2G

UI 需求

1. 頁面內(nèi)容：聊天字體大小和顏色可更改，主題突出，語言簡(jiǎn)單明了易懂，菜單設(shè)置合理、頁面布局規(guī)范，文字準(zhǔn)確，語言流暢。
2. 技術(shù)環(huán)境：頁面大小合適，無錯(cuò)誤鏈接和空鏈接。
3. 藝術(shù)風(fēng)格：界面版面形象清晰，布局合理，字號(hào)大小適宜，字體選擇合理，前后一致，動(dòng)靜搭配恰當(dāng)，色彩和諧自然，與主題內(nèi)容協(xié)調(diào)。

操作需求

1. 所有彈出的窗口不超過一層，無層層堆疊的現(xiàn)象，不能無故為操作增加復(fù)雜度。
2. 用戶注冊(cè)、用戶登錄、添加好友、刪除好友聊天窗口的開啟等所有操作務(wù)必要簡(jiǎn)單、快捷，限制在兩次點(diǎn)擊以內(nèi)。
3. 考慮到操作人員工作的實(shí)際環(huán)境狀況，就要保證設(shè)計(jì)的按鍵足夠的清晰足夠大。

詳細(xì)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明

本系統(tǒng)的核心控制邏輯在于 C-S-C 之間發(fā)送的數(shù)據(jù)中包含了操作碼，接收方通過對(duì)接收碼的識(shí)別作出規(guī)定的操作。例如服務(wù)端接收添加好友的操作碼會(huì)執(zhí)行 add_friend.py。客戶端接收操作碼并不斷把對(duì)應(yīng)函數(shù)放入遞歸函數(shù)的隊(duì)列中，由遞歸函數(shù)逐一執(zhí)行隊(duì)列中的函數(shù)。

系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：

• 聊天客戶端(client)
• 集中服務(wù)器(server)
• 相互通信時(shí)的共同部分(common)

Uchat
│	config.json
│	run_client.py
│	run_server.py
│
├─client
││		__init__.py
││
│├─components
││		contact_item.py//聯(lián)系人列表UI
││		vertical_scrolled_frame.py//Tkinter可滾動(dòng)框架
││		__init__.py
││
│├─forms
│││		chat_form.py//聊天界面及處理與聊天相關(guān)的事件
│││		contacts_form.py//聯(lián)系人列表
│││		login_form.py//登錄界面
│││		register_form.py//注冊(cè)界面
│││		__init__.py
│││
││└───images//背景圖片
││		contacts_bg.gif
││		contacts_bg.png
││		login_bg.gif
││		register_bg.gif
││		VerticalScrolled.png
││
│├─memory
││		__init__.py//緩存數(shù)據(jù)
││
│└─util
│	│	__init__.py
│	└─	socket_listener
│			__init__.py//監(jiān)聽socket的線程
│
├─common
││		config.py//獲取配置信息
││		global_vars.py//全局變量
││		__init__.py
││
│├─cryptography
││		crypt.py//密鑰協(xié)商相關(guān)函數(shù)
││		prime.py//隨機(jī)生成一個(gè)大素?cái)?shù)
││		__init__.py
││
│├─message
││		__init__.py//消息處理(消息類型定義，序列化過程等)
││
│├─transmission
││		secure_channel.py//安全信道的建立和傳輸
││		__init__.py
││
│└─util
│	│	__init__.py
│	│
│	└─	socket_listener
│			__init__.py//客戶端socket監(jiān)聽
│
└─server
	│	database.db
	│	main.sql
	│	__init__.py
	│
	├─broadcast
	│	__init__.py//廣播消息
	│
	├─event_handler
	│	add_friend.py//加好友
	│	bad.py//出現(xiàn)錯(cuò)誤操作使程序走向可處理除0操作
	│	client_echo.py//測(cè)試CS通信
	│	create_room.py//創(chuàng)建群聊
	│	del_friend.py//刪除好友
	│	join_room.py//加入群聊
	│	login.py//登錄
	│	query_room_users.py//執(zhí)行群聊中發(fā)消息的操作
	│	register.py//注冊(cè)
	│	resolve_friend_request.py//處理加好友請(qǐng)求
	│	send_message.py//發(fā)消息
	│	__init__.py
	│
	├─memory
	│	__init__.py//緩存數(shù)據(jù)
	│
	└─util
		│__init__.py//添加對(duì)象類型
		│
		└─database
			__init__.py//數(shù)據(jù)庫操作

1. 聊天客戶端 client

   實(shí)現(xiàn)安全即時(shí)通信系統(tǒng)的客戶端，主要功能是通過界面與用戶實(shí)現(xiàn)交互；通過 socket 與集中服務(wù)器進(jìn)行通信，獲得集中服務(wù)器的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶的注冊(cè)登錄等功能。與好友即時(shí)通信和加入群聊通信。

   1. 登錄模塊 LoginForm
      該模塊創(chuàng)建登錄界面并可鏈接到注冊(cè)界面，若輸入為空則報(bào)錯(cuò)，否則將獲取用戶輸入的用戶名和密碼打包成登錄請(qǐng)求消息(MessageType.login)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)消息類型和數(shù)據(jù)包中的內(nèi)容以及在數(shù)據(jù)庫查找到的結(jié)果進(jìn)行判斷，根據(jù)不同情況發(fā)送不同的反饋給客戶端?？蛻舳耸盏椒答佅?，若 data[‘type’]為 login_failed，則用戶名和密碼輸入有誤；若為 data[‘type’]為 login_successful 則根據(jù) memory 進(jìn)入登錄后顯示好友列表的 ContractsForm 界面。
   2. 注冊(cè)模塊 RegisterForm
      該模塊只有在登錄界面點(diǎn)擊注冊(cè)按鈕時(shí)才會(huì)顯示。通過注冊(cè)窗口獲得用戶輸出的個(gè)人信息：用戶名、密碼、郵箱、性別、年齡，若其中用戶名、郵箱、密碼為空或兩次密碼輸入不一致則會(huì)提示相應(yīng)的錯(cuò)誤以引導(dǎo)用戶進(jìn)行正確的輸入，否則將獲取用戶輸入打包成注冊(cè)請(qǐng)求消息(MessageType.register)發(fā)送給服務(wù)器。服務(wù)器查找數(shù)據(jù)庫判斷是否用戶名已經(jīng)注冊(cè)過，發(fā)送不同反饋給用戶，若 data[‘type’]為 username_taken，則用戶名已被注冊(cè)，若 data[‘type’]為 MessageType.register_successful 則注冊(cè)成功，并且在客戶端生成證書包含用戶的用戶名，郵箱，公鑰。
   3. 主界面 ContactsForm
      該模塊在用戶登錄成功以后顯示。顯示好友列表中好友的用戶名、在線狀態(tài)，ip 地址及端口號(hào)等。下方的按鈕有添加好友、刪除好友、添加群聊、創(chuàng)建群聊。可以點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕進(jìn)行相應(yīng)的操作，發(fā)給服務(wù)器相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行解析，根據(jù)不同類型進(jìn)行 event_handler。若點(diǎn)擊好友列表或群聊即可跳出聊天界面進(jìn)行聊天。未讀的消息會(huì)用紅點(diǎn)標(biāo)注，根據(jù)最后一條消息的發(fā)送時(shí)間來對(duì)好友列表排序。
   4. .聊天界面 ChatForm
      該模塊是用戶與好友聊天的界面。當(dāng)用戶在好友列表中點(diǎn)擊好友列表時(shí)，即向好友發(fā)出聊天，服務(wù)器收到聊天請(qǐng)求后尋找對(duì)方的證書，找到對(duì)方的公鑰，雙方使用 Diffie-Hellman 算法協(xié)商算法，然后利用 AES 加密消息保證消息的機(jī)密性，MD5 生成消息摘要驗(yàn)證保證消息的完整性。另外還可以更改聊天過程中字體的大小和顏色，支持多行輸入，支持發(fā)送文件，以圖片為例，將保存聊天過程中的接收到的圖片，并識(shí)別其格式。
   5. 客戶端部件(components)模塊
      該模塊實(shí)現(xiàn) tkinter 靜態(tài)部件添加和滾動(dòng)模塊的實(shí)現(xiàn)。
   6. 客戶端 memory 管理模塊(memory)
      該模塊用于初始化 tkinter 對(duì)象 tk 的屬性，如窗口，secure_channel 對(duì)象等。
   7. 多用(util)中的 socket_listener 模塊
      該模塊用于客戶端處理消息類型，文本或其他。以及不斷循環(huán)建立連接 socket 接收消息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的完整接收。定義處理給好友框，消息框更新歷史消息的函數(shù)，事件操作的監(jiān)聽函數(shù)和移除函數(shù)，消息的監(jiān)聽函數(shù)和移除函數(shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)并且拼成塊，更新聊天的歷史記錄，通知客戶端更新 contacts 界面上的最后一條消息的內(nèi)容，時(shí)間，未讀消息的數(shù)目等。

2. 集中服務(wù)器 server

   1. event_handler 模塊
      該模塊分為 11 個(gè)部分，分別具體處理客戶端發(fā)來的各個(gè)操作事件。如登錄加好友刪除好友等操作。
   2. database 數(shù)據(jù)庫模塊
      該模塊主要是根據(jù)客戶端觸發(fā)的事件對(duì)數(shù)據(jù)庫的各種操作。
   3. broadcast 廣播模塊
      該模塊主要是針對(duì)群聊，為群組中的每個(gè)在線用戶廣播發(fā)送消息。
   4. memory 模塊
      定義用戶與 secure_channel 對(duì)象互相映射的字典列表，所有已經(jīng)建立的 secure_channel 對(duì)象，以及用戶下線后將其從在線 secure_channel 對(duì)象列表中移除的操作。

3. 客戶端服務(wù)器公用模塊 common

   1. message 模塊
      將變量數(shù)據(jù)等變成可存儲(chǔ)或者傳輸?shù)倪^程即序列化，同時(shí)還將各個(gè)事件的類型變?yōu)槊杜e變量保存，將收到的數(shù)據(jù)包反序列化進(jìn)行恢復(fù)，再提取數(shù)據(jù)包中 Message 的類型。
   2. cryptography 模塊
      用于調(diào)用其生成公鑰，然后從證書中獲取公鑰，再使用 D-H 算法協(xié)商生成共享密鑰。
   3. prime 模塊
      該模塊主要是判斷是否為素?cái)?shù)，生成大素?cái)?shù)，為證書的生成提供基礎(chǔ)。
   4. secure_channel 模塊
      該模塊主要是定義 secure_channel 類，即包裹了 socket 和參數(shù)秘鑰的封裝對(duì)象。在通信對(duì)象之間協(xié)商好對(duì)稱加密秘鑰之后封裝在這個(gè)新的對(duì)象中。并且這個(gè)對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)有新的函數(shù)功能：
      • send 函數(shù)
        用于對(duì)發(fā)送的序列化之后的數(shù)據(jù)用對(duì)稱加密秘鑰進(jìn)行 AES 加密并用 struct 結(jié)構(gòu)體將其打包成自設(shè)協(xié)議格式的數(shù)據(jù)包。
      • on_data
        函數(shù)主要用于接受數(shù)據(jù)的逆向解析。按照要求配置 socket 和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷竭M(jìn)行規(guī)則化。數(shù)據(jù)包的格式為前四個(gè)字節(jié)為消息體的長(zhǎng)度，接著一字節(jié)存儲(chǔ) AES 加密時(shí)的消息填充長(zhǎng)度，然后 16 字節(jié) AES 加密時(shí)所需要的初始值，再接著是 32 字節(jié)的消息摘要，最后才是加密后的消息體。

重要數(shù)據(jù)說明

1. 發(fā)送接收的數(shù)據(jù)格式

   

2. 接收數(shù)據(jù)時(shí)的三個(gè)字典

   1. bytes_to_receive={}——用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)用戶 id 或者服務(wù)器的將要接收的數(shù)據(jù)；
   2. bytes_received={}——用于標(biāo)識(shí)已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)；
   3. data_buffer={}——用于將已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)解密，反序列化生成最初的數(shù)據(jù)字符串。

3. 全局都在引用的數(shù)據(jù)

   1. sc_to_user_id={}——表示映射關(guān)系為 sc->user_id 的字典；
   2. user_id_to_sc={}——表示映射關(guān)系為 user_id-> 的字典；
   3. socket_to_sc={}——表示 socket 和已生成 sc 對(duì)象的映射關(guān)系字典；
   4. scs=[]——存儲(chǔ)所有運(yùn)行出來的 sc(secure_channel)對(duì)象；
   5. chat_history=[]——用于暫時(shí)存儲(chǔ)聊天信息歷史。

4. 客戶端接收到的數(shù)據(jù) data

   data 是一部字典，它包括 key:parameters，type.parameters 也是一部字典，內(nèi)部包括 key:target_type，time，sender_id(發(fā)送者 id)，target_id(接收方 id)，sender_name(接收者姓名，message 字典(內(nèi)含數(shù)據(jù)內(nèi)容，字體，字體大小顏色)。而外層的這個(gè) type 存儲(chǔ)的是交給 server 的 MessageType 類型，如果是不同的 MessageType 會(huì)進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)庫操作和客戶端操作。具體實(shí)例如下：

   data={
   	'parameters':{
   'target_type':0,
   'time':1562754761321,
   'sender_id':1,
   'target_id':2,
   'sender_name':'1',
   'message'{
   'data':'hello',
   'fontsize':10,
   'type':0,
   'fontcolor':'#000000'
   }
   },
   	'type':<MessageType.on_new_message:109>
   }
   

   例子中 data[‘parameters’][‘target_type’]=0 表示文本信息，從 id 為 1 的用戶發(fā)出信息，發(fā)給 id 標(biāo)號(hào)為 2 的人，發(fā)送方昵稱為‘1’。給服務(wù)器發(fā)送的操作碼為 109。

安全傳輸

1. 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

   1. 消息加密算法：AES 對(duì)稱加密算法，保證消息機(jī)密性

   2. 消息摘要算法：MD5 算法，保證消息的完整性

   3. 包結(jié)構(gòu)分析

      1. 第一層(解密前)

         通過函數(shù) struct.pack()構(gòu)造加密的數(shù)據(jù)包，結(jié)構(gòu)如下

         

         相關(guān)代碼如下

         iv1=bytes(os.urandom(16))
         	data_to_encrypt=serialize_message(message_type,parameters)
         length_of_message=len(data_to_encrypt)
         padding_n=math.ceil(length_of_message/16)*16-length_of_message
         	foriinrange(0,padding_n):
         		data_to_encrypt+=b'\0'
         
         

         其中 iv1 是 16 字節(jié)隨機(jī)數(shù)作為初始向量。要加密的數(shù)據(jù)是序列化的初始數(shù)據(jù)。獲取長(zhǎng)度后用\0 填充。然后將數(shù)據(jù)用 python 庫函數(shù) aes，cbc 模式加密得到加密數(shù)據(jù)。

      2. 第二層(解密后)

         結(jié)構(gòu)如下

         

         • MessageType：event_handler_map()規(guī)定的操作碼

           

         • Parameter：字典參數(shù)，包含 target_type(標(biāo)志群聊或者私聊)等

      3. 第三層，序列化數(shù)據(jù)的安排格式

         

      4. 第四層，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分

         包括 int、str、bool、float、binary 等

         

2. 密鑰分發(fā)

   1. 協(xié)商過程

      

      客戶端的證書、公鑰、私鑰

      

   2. 加密算法

      采用 DH 協(xié)商對(duì)稱加密的共享密鑰，具體過程如下

      

程序函數(shù)清單

客戶端函數(shù)

1. socket_listener(self,data)

   • 位置

     • client/forms/register_form.py
     • client/forms/login_form.py
     • client/forms/contacts_form.py
     • client/forms/chat_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在的類的自身
     • data：監(jiān)聽數(shù)據(jù)

   • 功能

     在注冊(cè)、登錄、好友列表、聊天框四個(gè)頁面建立事件監(jiān)聽，解析監(jiān)聽 data，確定數(shù)據(jù)中 MessageType 的類型，在 register_form.py 文件中用于判斷用戶名是否被占用、返回注冊(cè)結(jié)果；在 login_form.py 中用于返回登錄結(jié)果；在 contacts_form.py 文件中用于判斷是否處理添加、刪除好友、添加、創(chuàng)建群聊以及執(zhí)行操作的結(jié)果、判斷好友是否下線并刷新好友列表。

2. remove_socket_listener_and_close(self)

   • 位置

     • client/forms/register_form.py
     • client/forms/login_form.py
     • client/forms/contacts_form.py
     • client/forms/chat_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在的類的自身：RegisterForm、LoginForm、ContactsForm、ChatForm

   • 功能

     通過調(diào)用 util/socket_listener 文件下的 remove_listener 函數(shù)來關(guān)閉事件監(jiān)聽，同時(shí)調(diào)用庫函數(shù) destroy()關(guān)閉窗口、清空客戶端緩存信息。

3. _init_(self,master=None)

   • 位置

     • client/forms/register_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在類 RegisterForm 自身
     • master：注冊(cè)主窗口用來容納其他組件,默認(rèn)一個(gè)窗口 master=None

   • 功能

     通過庫函數(shù) super()實(shí)現(xiàn)子類__init__()對(duì)父類__init__()的繼承；對(duì)注冊(cè)窗口進(jìn)行布局，包括確定注冊(cè)界面的長(zhǎng)寬，確定背景、標(biāo)簽、輸入框、按鈕等的位置、顏色、類型、鏈接等；初始化安全信道；通過 socket_listener()函數(shù)和 remove_socket_listener_and_close()函數(shù)控制對(duì)客戶端 socket 事件監(jiān)聽和關(guān)閉。

4. do_register(self)

   • 位置

     • client/forms/register_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在類 RegisterForm 自身

   • 功能

     檢查輸入的用戶名、密碼、郵箱是否合法；判斷兩次輸入的密碼是否相同；調(diào)用 get_ip()函數(shù)獲取客戶端的 IP 地址和端口號(hào)；向服務(wù)器發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求，并通過調(diào)用函數(shù) send()將注冊(cè)輸入的用戶名、密碼、郵箱、性別、年齡以及用戶的 IP 地址和端口號(hào)等信息發(fā)送給服務(wù)器；構(gòu)造數(shù)字證書，命名為 IP 地址 +“——cert.pem”，內(nèi)容為用戶名 + 郵箱 + 用戶公鑰

5. ._init_(self,master=None)

   • 位置

     • client/forms/login_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在類 RegisterForm 自身
     • master：登錄主窗口用來容納其他組件,默認(rèn)一個(gè)窗口 master=None

   • 功能

     通過庫函數(shù) super()實(shí)現(xiàn)子類__init__()對(duì)父類_init_()的繼承；對(duì)登錄窗口進(jìn)行布局，包括確定注冊(cè)界面的長(zhǎng)寬，確定背景、標(biāo)簽、輸入框、按鈕等的位置、顏色、類型、鏈接等；初始化安全信道；通過 socket_listener()函數(shù)和 add_listener()函數(shù)將服務(wù)器端加入到監(jiān)聽列表中。

6. do_login(self)

   • 位置

     • client/forms/login_form.py

   • 參數(shù)

     • 參數(shù) self：所在類 LoginForm 自身

   • 功能

     檢查輸入的用戶名、密碼是否合法；通過調(diào)用函數(shù) send()向服務(wù)器發(fā)送登錄請(qǐng)求，并將輸入的用戶名、密碼等信息發(fā)送給服務(wù)器。

7. show_register(self)

   • 位置

     • client/forms/login_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在類 LoginForm 自身

   • 功能

     與注冊(cè)按鈕關(guān)聯(lián)，通過點(diǎn)擊按鈕調(diào)用庫函數(shù) Toplevel()跳轉(zhuǎn)到注冊(cè)頁面。

8. ._init_(self,master=None)

   • 位置

     • client/forms/contacts_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在類 ContactsForm 自身
     • master：登錄主窗口用來容納其他組件,默認(rèn)一個(gè)窗口 master=None。

   • 功能

     通過庫函數(shù) super()實(shí)現(xiàn)子類_init__()對(duì)父類__init_()的繼承；對(duì)好友列表窗口布局，確定好友列表的長(zhǎng)寬、按鈕的位置、顏色、類型、鏈接等；調(diào)用 VerticalScrolledFrame()函數(shù)，將列表設(shè)置滾動(dòng)條 ＋ 圖片背景；初始化安全信道；通過 socket_listener()函數(shù)和 remove_socket_listener_and_close()函數(shù)控制對(duì)客戶端 socket 事件監(jiān)聽和關(guān)閉。

9. refresh_contacts(self)

   • 位置

     • client/forms/contacts_form.py

   • 參數(shù)

     • self：所在類 ContactsForm 自身

   • 功能

     通過比較與好友或群聊最近一次發(fā)消息的時(shí)間 last_message_timestamp 和好友的在線情況刷新好友列表，根據(jù)好友或群聊發(fā)送消息的時(shí)間遠(yuǎn)近對(duì)好友列表進(jìn)行排列，并將在線好友移至列表頂部

10. on_add_friend(self)/on_del_friend(self)/on_add_room(self)on_create_room(self)

    • 位置

      • client/forms/contacts_form.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 ContactsForm 自身

    • 功能

      與添加好友、刪除好友、添加群聊、創(chuàng)建群聊四個(gè)按鈕鏈接；使用庫函數(shù) simpledialog.askstring()彈出輸入框，并對(duì)輸入的內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)；使用函數(shù) send()向服務(wù)器發(fā)送操作請(qǐng)求。

11. handle_new_contact(self,data)

    • 位置

      • client/forms/contacts_form.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 ContactsForm 自身
      • data：接收的數(shù)據(jù)

    • 功能

      被該文件下的另一個(gè)函數(shù)__init__()調(diào)用用來添加或刪除列表中的好友。

12. _init_(self,target,master=None)

    • 位置

      • client/forms/chat_form.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 ChatFrame 自身
      • target：一個(gè)用來暫時(shí)存儲(chǔ)消息的列表
      • master：聊天框主窗口用來容納其他組件,默認(rèn)一個(gè)窗口 master=None

    • 功能

      對(duì)聊天框布局，確定聊天框的長(zhǎng)寬、輸入框、消息框、按鈕的位置、顏色、類型、鏈接等；分辨私人聊天和群聊；利用 append_to_chat_box()函數(shù)加載、更新歷史消息。

13. send_message(self)/send_file(self)

    • 位置

      • client/forms/chat_form.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 ChatFrame 自身

    • 功能

      通過調(diào)用 input_textbox.get()函數(shù)和 filedialog.askopenfilename()函數(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)送消息和文件。

14. digest_message(self,data)

    • 位置

      • client/forms/chat_form.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 ChatFrame 自身
      • data：傳輸?shù)臄?shù)據(jù)

    • 功能

      通過分析傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，摘取消息的時(shí)間戳、發(fā)送者、消息類型，為布局做準(zhǔn)備。

15. _init_(self,parent,onclick)

    • 位置

      • client/components/contact_item.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 ContactItem 自身
      • parent：向函數(shù)內(nèi)定義的子類傳遞的參數(shù)
      • onclick：跳轉(zhuǎn)動(dòng)作

    • 功能

      位于 ContactItem 類中，對(duì)好友列表中的每一行進(jìn)行布局如

      

16. _init_(self,parent,*args,**kw)

    • 位置

      • client/components/vertical_scrolled_frame.py

    • 參數(shù)

      • self：所在類 VerticalScrolledFrame 自身
      • parent：向函數(shù)內(nèi)定義的子類傳遞的參數(shù)
      • *args：可變參數(shù)
      • **kw：關(guān)鍵字參數(shù)

    • 功能

      利用 Scrollbar()函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)帶有滾動(dòng)條的畫布，并可以通過滾動(dòng)條對(duì)畫布及時(shí)更新。

common 函數(shù)

1. gen_secret()

   • 位置

     • common\cryptography\crypt.py

   • 功能

     產(chǎn)生用戶的公鑰私鑰

   • 算法描述

     利用 prime.generate_big_prime()函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)大的素?cái)?shù)作為私鑰，然后利用相應(yīng)算法計(jì)算出自己的公鑰，將公鑰和私鑰保存成文件，公鑰可寫入證書，私鑰單獨(dú)保存不傳輸

2. _serialize_xxx(xxx)

   • 位置

     • common\message_init_.py

   • 參數(shù)：要序列化的數(shù)據(jù)類型

   • 功能

     針對(duì)傳入的不同數(shù)據(jù)類型進(jìn)行序列化算法描述：對(duì)不同數(shù)據(jù)類型進(jìn)行序列化成二進(jìn)制然后返回統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和存好友的用戶名和在線狀態(tài)最近一次消息時(shí)間好友的 IP 地址和端口號(hào)消息內(nèi)容未讀消息計(jì)數(shù)儲(chǔ)。每個(gè)序列化后的數(shù)據(jù)格式為：|——VAR_TYPE(1Byte)——|——DATA_LEN(4Bytes)——|——DATA——|。即 1 字節(jié)數(shù)據(jù)類型，4 字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)部分。

     主要用_serialize_list(list):_serialize_list(list)數(shù)據(jù)打包格式如下：|——1ByteTypeofparams——|——4BytesLengthofbody——|——Body(self-evidentlength)——|——Body(selfevidentlength)——|——Body(self-evidentlength)——|…即第一字節(jié)為列表類型，然后 4 字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，由每種數(shù)據(jù)類型占用長(zhǎng)度不同分配不同的 BODY 長(zhǎng)度，每一個(gè) BODY 可以是如 list,int,float 等數(shù)據(jù)類型。

3. _deserialize_xxx(bytes)

   • 位置

     • common\message_init_.py

   • 參數(shù)：二進(jìn)制數(shù)據(jù)

   • 功能

     針對(duì)傳入的不同數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)進(jìn)行反序列化成原本數(shù)據(jù)

   • 算法描述

     對(duì)二進(jìn)制進(jìn)行反序列成指定的數(shù)據(jù)類型，即是_serialize_xxx 的逆過程，可用于解析數(shù)據(jù)包。

4. send(self,message_type,parameters=None)

   • 位置

     • common\transmission\secure_channel.py

   • 參數(shù)

     • self 即為 SecureChannel 類
     • message_type 即為消息的類型

   • 功能

     按照自制的協(xié)議組織數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)據(jù)包

   • 算法描述

     數(shù)據(jù)包的格式為前四個(gè)字節(jié)為消息體的長(zhǎng)度，接著一字節(jié)存儲(chǔ) AES 加密時(shí)的消息填充長(zhǎng)度，然后 16 字節(jié) AES 加密時(shí)所需要的初始值，再接著是 32 字節(jié)的消息摘要，最后才是加密后的消息體。

5. on_data(self,data_array)

   • 位置

     • common\transmission\secure_channel.py

   • 參數(shù)

     • self 即為 SecureChannel 類
     • data_array 即為字節(jié)數(shù)組

   • 功能

     解析數(shù)據(jù)包，并利用 mac 驗(yàn)證消息的完整性

   • 算法描述

     首先把 bytes([padding_n])+iv1+encrypted_message 傳給本函數(shù)，然后得到消息體，和消息摘要，接收方對(duì)消息利用相同的算法計(jì)算其消息摘要，驗(yàn)證消息是否被篡改最后對(duì)消息解密，返回解密后的反序列化后的原始數(shù)據(jù)。

6. establish_secure_channel_to_server()

   • 位置

     • common\transmission\secure_channel.py

   • 功能

     與集中服務(wù)器建立安全信道

   • 算法描述

     客戶端首先獲取本機(jī)的 ip 地址，生成自己的私鑰公鑰和證書，首次連接的時(shí)候要給服務(wù)器發(fā)送證書，計(jì)算出二者的共同密鑰。

7. accept_client_to_secure_channel(socket)

   • 位置

     • common\transmission\secure_channel.py

   • 參數(shù)

     • socket：客戶端和服務(wù)器通信的 socket

   • 功能

     服務(wù)器接收客戶端建立安全信道

   • 算法描述

     首次連接，客戶端會(huì)發(fā)送公鑰，把服務(wù)器的證書發(fā)送給客戶端，二者計(jì)算出共同密鑰。

8. gen_last_message(obj)

   • 位置

     • common\utli\socket_listener\__init__.py

   • 參數(shù)

     • obj 為傳輸數(shù)據(jù) data 的 obj 類型

   • 功能

     獲取對(duì)象中 message 的類型，0 表示文字信息，1 表示圖片信息

   • 算法描述

     obj[‘message’][‘type’]判斷 0 與 1.type0-文字消息 1-圖片消息。

9. socket_listener_thread(sc,tk_root)

   • 位置

     • common\socket_listener__init.py

   • 參數(shù)

     • sc 是已經(jīng)建立的 C-S 安全 socket，socket_channel,帶有對(duì)稱秘鑰
     • tk_root 是 tkinter 界面對(duì)象。

   • 功能

     循環(huán)接收信息，進(jìn)入 socket 監(jiān)聽狀態(tài)，當(dāng)接受到信息后完整的接收數(shù)據(jù)包并從中獲取操作碼，根據(jù)操作碼的不同進(jìn)行不同的處理。

   • 算法描述

     使用 select.select 函數(shù)阻塞運(yùn)行，當(dāng)有處理時(shí)不會(huì)被其他人占用。其中接受數(shù)據(jù)有三個(gè)變量：

     • bytes_to_receive=0
     • bytes_received=0
     • data_buffer=bytes()

     當(dāng) bytes_to_receive=0、bytes_received=0 時(shí)表示正準(zhǔn)備接受一個(gè)新的 socket 數(shù)據(jù)。開始接收后會(huì)通過數(shù)據(jù)包前四個(gè)字節(jié)判斷長(zhǎng)度。如果長(zhǎng)度小于四字節(jié)說明是損壞的包或者是空包，沒有數(shù)據(jù)，表示服務(wù)器已關(guān)閉。通過指針[0]+1+16 使指針指向數(shù)據(jù)部分。+1 是 aes 的填充部分 1 字節(jié)，+16 是 aes 初始向量 4 字節(jié)。直到接收完畢為止。接受完會(huì)把數(shù)據(jù)包解包取出數(shù)據(jù)部分，并不斷拼接形成完整數(shù)據(jù)字符串。

10. digest_message(data,update_unread_count=True)

    • 位置

      • common\socket_listene\__init__.py

    • 參數(shù)

      • data 是要放入的歷史數(shù)據(jù)
      • update_unread_count 初始參數(shù)設(shè)置為 True 使消息未讀數(shù)自增

    • 功能

      實(shí)現(xiàn)將歷史數(shù)據(jù)放入 chat_history 列表中，更新最新消息，消息時(shí)間，消息未讀數(shù)量，并更新用戶的好友列表，在前端進(jìn)行刷新，更新聊天窗口。

    • 算法描述

      通過 if 像 chat_history 中的數(shù)據(jù)填入以前的數(shù)據(jù)。將 data 更新用于發(fā)送。

11. add_listener(func)

    • 位置

      • common\socket_listener\__init__.py

    • 參數(shù)

      • func 是一個(gè)函數(shù)

    • 功能

      將某一函數(shù)事件放入執(zhí)行列表中，之后會(huì)被逐個(gè)調(diào)用

    • 算法描述

      將 func 函數(shù) append 到 callback_funcs 待執(zhí)行函數(shù)列表中。

12. remove_listener(func)

    • 位置

      • common\socket_listener__init__.py

    • 參數(shù)

      • func 是一個(gè)函數(shù)

    • 功能

      將某一函數(shù)事件從執(zhí)行列表中移除

    • 算法描述

      列表的 remove 操作

服務(wù)器端函數(shù)

1. handler_event

   • 位置

     • server\event_handler_init_.py

   • 參數(shù)

     • sc：即為相應(yīng)的 socket；
     • event_type：即為事件的類型；
     • parameters：相應(yīng)事件中包含的參數(shù)。

   • 功能

     將不同類型的 event 映射到相應(yīng)的事件處理操作上，比如將 MessageType.login 映射到執(zhí)行 login 的處理操作上。

   • 算法描述

     主要是利用 map 根據(jù)提供的函數(shù)對(duì)指定事件做映射。

2. run

   • 位置

     • server\event_handler\login.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     客戶端點(diǎn)擊登錄按鈕后，集中服務(wù)器進(jìn)行用戶登錄后的相關(guān)操作。

   • 算法描述

     首先從傳入的參數(shù)中得到用戶的 username 和對(duì)應(yīng)的 password，繼而得到對(duì)數(shù)據(jù)庫的控制操作權(quán)限，查詢?cè)撚脩羰欠翊嬖冢脩裘兔艽a是否匹配。若返回值為 0，則為客戶端發(fā)送 MessageType.login_failed。下一步查看該用戶是否已經(jīng)登入，若已登入則踢下線，否則登錄成功，向客戶端發(fā)送 MessageType.login_successful。登錄成功后向客戶端發(fā)送好友列表，通知他的好友他已上線，最后從數(shù)據(jù)庫中讀出他的聊天記錄，將其和好友列表一起作為 login_bundle 的參數(shù)發(fā)送給客戶端。

3. run

   • 位置

     • server\event_handler\register.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket；
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     客戶端點(diǎn)擊注冊(cè)按鈕后，集中服務(wù)器進(jìn)行用戶注冊(cè)后的相關(guān)操作

   • 算法描述

     首先從傳入的參數(shù)中獲取用戶名，繼而得到對(duì)數(shù)據(jù)庫的控制操作權(quán)限，查詢?cè)撚脩裘欠褚驯蛔?cè)，若被注冊(cè)則向客戶端發(fā)送 MessageType.username_taken，否則的話傳入的參數(shù)中獲取用戶的 ip，重寫用戶生成的證書，然后再把用戶的信息插入到數(shù)據(jù)庫中。

4. run

   • 位置

     • server\event_handler\add_friend.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket；
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     客戶端點(diǎn)擊添加好友輸入好友用戶名后，集中服務(wù)器進(jìn)行用戶添加好友后的相關(guān)操作

   • 算法描述

     首先從傳入的參數(shù)中得到用戶的 username，繼而得到對(duì)數(shù)據(jù)庫的控制操作權(quán)限，查詢?cè)撚脩羰欠翊嬖冢舨淮嬖谙蚩蛻舳税l(fā)送 MessageType.add_friend_result，并提示用戶“用戶名不存在”，否則根據(jù)用戶名找到用戶 id，判斷其是否為自己的 id，則提示用戶”不能加自己為好友“。再下一步查詢用戶自己的 id 和好友 id 是否已在 friends 表中，若存在，則提示用戶“已經(jīng)是好友/已經(jīng)發(fā)送過好友請(qǐng)求”，否則的話將用戶自己的 id 和好友 id 插入到 friends 表中，但是 accpted 的值為 0，因?yàn)榇藭r(shí)還不清楚對(duì)方是否同意添加你為好友。然后向用戶發(fā)送 MessageType.add_friend_result，值為 true。最后若對(duì)方在線，則向其發(fā)送 MessageType.incoming_friend_request，讓對(duì)方處理添加好友的請(qǐng)求。

5. run

   • 位置

     • server\event_handler\resolve_friend_request.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket；
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     當(dāng)有用戶向目標(biāo)用戶發(fā)送好友添加請(qǐng)求時(shí),服務(wù)器處理好友請(qǐng)求操作

   • 算法描述

     首先從傳入的參數(shù)中得到 uid，繼而得到對(duì)數(shù)據(jù)庫的控制操作權(quán)限，查詢 friends 表中好友關(guān)系(accepted 狀態(tài)為 0)是否在數(shù)據(jù)庫中已存在，若不存在也不進(jìn)行相關(guān)操作。若拒絕添加好友，則將數(shù)據(jù)庫中的該條數(shù)據(jù)刪除，若同意加為好友，則更新 friends 表 accepted 為 1，并且在數(shù)據(jù)庫中添加雙向關(guān)系。并給客戶端發(fā)送 MessageType.contact_info，在好友列表中顯示添加成功的好友。若對(duì)方在線，也發(fā)送 MessageType.contact_info，在好友列表中顯示添加成功的新好友。

6. run

   • 位置

     • server\event_handler\del_friend.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket；
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     客戶端點(diǎn)擊刪除好友，輸入好友用戶名后，集中服務(wù)器進(jìn)行用戶刪除好友后的相關(guān)操作。

   • 算法描述

     首先從傳入的參數(shù)中得到用戶的 username，繼而得到對(duì)數(shù)據(jù)庫的控制操作權(quán)限，查詢?cè)撚脩羰欠翊嬖?，若不存在向客戶端發(fā)送 MessageType.add_friend_result，并提示用戶“用戶名不存在”，否則根據(jù)用戶名找到用戶 id，判斷其是否為自己的 id，則提示用戶”不能刪除自己“。再下一步判斷對(duì)方是否是自己的好友，查詢用戶自己的 id 和好友 id 是否已在 friends 表中，若不存在，則提示用戶“該用戶還不是您的好友”，若對(duì)方是自己的好友，則在 friends 表中刪除二者的好友關(guān)系，并向客戶端發(fā)送 MessageType.del_info，使刪除的好友在好友列表中消失。若對(duì)方在線，也發(fā)送 MessageType.del_info，使自己在對(duì)方好友列表中也消失，實(shí)現(xiàn)雙向的刪好友功能。

7. run

   • 位置

     • server\event_handler\create_room.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket；
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     客戶端點(diǎn)擊創(chuàng)建群組聊天，輸入群組名后，集中服務(wù)器進(jìn)行創(chuàng)建群組的相關(guān)操作。

   • 算法描述

     首先獲取 user_id，然后將該群聊加入數(shù)據(jù)庫 rooms 中，并且向客戶端發(fā)送 MessageType.contact_info，使用戶在好友列表中顯示群聊。最后向客戶端發(fā)送 MessageType.general_msg，提示用戶創(chuàng)建群聊成功，并顯示群號(hào)。

8. run

   • 位置

     • server\event_handler\join_room.py

   • 參數(shù)

     • sc：相應(yīng)的 socket；
     • parameters：從客戶端傳入的相關(guān)參數(shù)

   • 功能

     客戶端點(diǎn)擊添加群組聊天，輸入群組名后，集中服務(wù)器進(jìn)行添加群聊的相關(guān)操作。

   • 算法描述

     首先獲取 user_id，調(diào)用數(shù)據(jù)庫的 in_room 函數(shù)判斷用戶是否已在群中，若已在則提示用戶“已在群里了“，調(diào)用數(shù)據(jù)庫的 get_room 函數(shù)判斷群聊是否存在，若不存在提示用戶”群不存在“，否則調(diào)用 add_to_room 將用戶加入到群聊中，并向客戶端發(fā)送 MessageType.contact_info，使用戶在好友列表中顯示該群聊。

9. get_user(user_id)

   • 位置

     • server\util\database\__init__.py

   • 參數(shù)

     • int 型，表示該用戶的用戶 id

   • 功能

     獲取數(shù)據(jù)庫中 users 表中 id 值為 user_id 的那一行的所有數(shù)據(jù)。

   • 算法描述

     執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢語句返回一行結(jié)果。若無結(jié)果返回空。

10. get_pending_friend_request(user_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_Id,int 類型，表示某一個(gè)用戶的 id 值。

    • 功能

      返回一個(gè)列表，列表中的內(nèi)容為加 user_id 的用戶的好友們的個(gè)人信息。

    • 算法描述

      從數(shù)據(jù)庫中查詢 friends 表，to_user_id 為 user_id 的行中且為 accepted=1 的獲取 from_user，用 get_user 函數(shù)查詢他們的信息并 append 到列表中。

11. get_friends(user_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_Id,int 類型，表示某一個(gè)用戶的 id 值。

    • 功能

      類似 get_pending_friend_request(user_id)函數(shù)，只是會(huì)返回‘我’加誰為好友且 accept 的用戶信息。

    • 算法描述

      從數(shù)據(jù)庫中查詢 friends 表，from_user_id 為 user_id 的行中且為 accepted=1 的獲取 to_user，用 get_user 函數(shù)查詢他們的信息并 append 到列表中。

12. get_room(room_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • room_id，int 類型，表示一個(gè) room 的 id 值

    • 功能

      返回群聊 id 為 room_id 的群聊房間在 rooms 表中的所有信息的字典，包括 id,名字

    • 算法描述

      從數(shù)據(jù)庫中查詢 room 表，返回對(duì)應(yīng) room_id 的 room 的全部信息，壓縮為字典并返回。

13. get_user_rooms(user_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_Id,int 類型，表示某一個(gè)用戶的 id 值。

    • 功能

      返回一個(gè)字典，列表中內(nèi)容為 user_id 用戶加入的群聊的 room 的全部信息。

    • 算法描述

      從數(shù)據(jù)庫中查詢 room_user 表，返回對(duì)應(yīng) user_id 的 room 的全部信息值，變成字典中并返回。

14. get_user_rooms_id(user_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_Id,int 類型，表示某一個(gè)用戶的 id 值。

    • 功能

      返回一個(gè)列表，列表中內(nèi)容為 user_id 用戶加入的群聊的 room_id。

    • 算法描述

      從數(shù)據(jù)庫中查詢 room_user 表，返回對(duì)應(yīng) user_id 的 room_id 的全部信息值，append 入列表中并返回。

15. is_friend_with(from_user_id,to_user_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • from_user_id 為好友發(fā)起請(qǐng)求方
      • to_user_id 為接收好友請(qǐng)求方

    • 功能

      返回一個(gè)判斷值 1 或者 0.判斷兩者是否為朋友。

    • 算法描述

      從 friends 表中查詢有無兩者建立關(guān)系的一行，若沒有，則返回 0 表示不是好友。

16. in_room(user_id,room_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_id 為待檢查用戶
      • room_id 為待檢查群聊號(hào)

    • 功能

      判斷 user_id 用戶是否在 room_id 的群聊中。

    • 算法描述

      從 room_user 表中查詢有無兩者建立關(guān)系的一行，若沒有，則返回 0 表示不是不在群聊中。

17. add_to_room(user_id,room_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_id 為待檢查用戶
      • room_id 為待檢查群聊號(hào)

    • 功能

      將用戶 id 為 user_id 的用戶加入到 room_id 的群聊中。

    • 算法描述

      數(shù)據(jù)庫 insert 將 user_id 插入到 room_id 的 room_user 表中。

18. get_room_members_id(room_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • room_id 為待檢查群聊號(hào)

    • 功能

      獲取群聊中的所有用戶 id。

    • 算法描述

      select 逐一查詢，將結(jié)果返回入列表。

19. add_to_chat_history(user_id,target_id,target_type,data,sent)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_Id 是發(fā)送者 id
      • target_id 是目標(biāo)用戶 id
      • target_type 是數(shù)據(jù)類型，0 表示文本信息，1 表示圖像文件信息
      • data 是傳輸存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)
      • sent 標(biāo)志位記錄是否發(fā)送成功。若為 0，下一次還會(huì)再發(fā)送。

    • 功能

      將聊天信息加入到正確用戶的數(shù)據(jù)庫中。

    • 算法描述

      將相關(guān)信息 insert 入表 chat_history 中。

20. get_chat_history(user_id)

    • 位置

      • server\util\database\__init__.py

    • 參數(shù)

      • user_id 為待檢查用戶

    • 功能

      獲取 user_id 用戶的聊天記錄。

    • 算法描述

      select 查詢并更新 sent 標(biāo)志位。

實(shí)現(xiàn)效果

1. 注冊(cè)頁面

   對(duì)輸入的用戶名、密碼、郵箱、確認(rèn)密碼等進(jìn)行檢查，用戶名和密碼限制輸入非法字符，郵箱限制輸入為 xxx@xxx.xxxmailto:xxx@xxx.xxx 形式，同時(shí)限制輸入的用戶名長(zhǎng)度不大于 8 個(gè)，允許中文輸入。

   

2. 登錄頁面

   對(duì)輸入的用戶名和密碼進(jìn)行檢查，限制輸入非法字符，同 時(shí)限制輸入的用戶名長(zhǎng)度不大于 8 個(gè)，允許中文輸入。

   

3. 好友列表

   好友列表會(huì)顯示所有好友的在線狀態(tài)、IP 地址、端口號(hào)、最新消息和未讀消息， 好友列表根據(jù)用戶離線、在線情況對(duì)列表進(jìn)行刷新,將在線和最近聊天用戶置頂。

   

4. 添加好友

   1. 添加好友時(shí)需要輸入用戶名，同時(shí)會(huì)對(duì)輸入的信息進(jìn)行合法性檢查，不能添加自 己為好友。

      

   2. 要添加的好友用戶名必須為已經(jīng)注冊(cè)的用戶，否則會(huì)顯示用戶名不存在。

      

   3. 輸入正確用戶名并點(diǎn)擊 OK 后，會(huì)顯示好友請(qǐng)求已發(fā)送。

      

   4. 如果在線，會(huì)顯示好友請(qǐng)求，點(diǎn)擊 YSE 后，會(huì)在雙方的好友列表中添加；點(diǎn)擊 NO 后兩個(gè)用戶無法成為好友；點(diǎn)擊 cancle 后，下次登陸時(shí)會(huì)再次彈出好友請(qǐng)求框。

      

5. 刪除好友

   1. 與添加好友相同，需要輸入用戶名，同時(shí)會(huì)對(duì)輸入的信息進(jìn)行合法性檢查，不能刪 除自己。

      

   2. 不能刪除好友列表中不存在的用戶。

      

   3. 輸入正確用戶名并點(diǎn)擊 OK 后，會(huì)顯示成功刪除好友，并且好友列表進(jìn)行刷新刪除 剛剛刪除的好友信息，刪除用戶也會(huì)對(duì)好友列表進(jìn)行刷新,即雙方向刪除。

      

6. 添加群聊

   需要輸入要添加的群聊的群號(hào)，同時(shí)會(huì)對(duì)輸入的信息進(jìn)行合法性檢查，如果群號(hào) 不存在則無法添加，同樣如果已經(jīng)在群聊中，會(huì)顯示已經(jīng)在群聊中。

   

7. 創(chuàng)建群聊

   需要輸入創(chuàng)建的群聊的群名稱，同時(shí)會(huì)對(duì)輸入的信息進(jìn)行合法性檢查，如果群名 稱已存在，則無法創(chuàng)建，創(chuàng)建成功后會(huì)分配一個(gè)群號(hào)。

   

8. 群聊界面

   1. 在群聊界面中，用戶可以直接發(fā)送消息，也可以點(diǎn)擊發(fā)送文件按鈕發(fā)送文件，聊天 框會(huì)顯示用戶名、發(fā)送時(shí)間和消息內(nèi)容，不同用戶名顏色不同，歷史消息會(huì)進(jìn)行緩 存，用戶再次打開聊天框時(shí)會(huì)直接顯示。

      

   2. 用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣更改字體大小。

      

   3. 用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣更改字體顏色。

      

9. 用戶聊天界面

   和群聊界面基本相同，用戶聊天內(nèi)容會(huì)緩存到客戶端文件夾中，發(fā)送的文件會(huì)存 儲(chǔ)到專用文件夾中，如下圖。

   

   

待優(yōu)化

正常信息交互流程，server 端會(huì)返回加密數(shù)據(jù)，此時(shí) client 會(huì)一直等待接收 （while true）。如果發(fā)的太大，server 端加密不出來，client 一直監(jiān)聽，導(dǎo)致 client 無法再次發(fā)起操作。

以正常的發(fā)送圖片數(shù)據(jù)抓包為例子，server 會(huì)不斷接收，然后做加密。

資源下載地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85596120
資源下載地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85596120

到了這里，關(guān)于基于python的安全即時(shí)通訊系統(tǒng)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！