Foundations of Python Network Programming: Third Edition

در دنیای امروز، درک نحوه ارتباط برنامه‌ها با یکدیگر از طریق شبکه، برای هر توسعه‌دهندهٔ نرم‌افزار ضروری است. کتاب «Foundations of Python Network Programming» نوشتهٔ براندون رودز و جان گرتزن، یک منبع جامع و معتبر برای یادگیری برنامه‌نویسی شبکه با زبان پایتون است که مفاهیم پایه تا مباحث پیشرفته را با زبانی روشن و مثال‌های عملی پوشش می‌دهد.

دربارهٔ کتاب — Foundations of Python Network Programming

ویرایش سوم این کتاب مرجع، با هدف آموزش برنامه‌نویسی شبکه در پایتون ۳ نوشته شده است و تمامی مباحث کلاسیک از جمله پروتکل‌های شبکه، داده‌های شبکه، خطاها، ایمیل، معماری سرور و برنامه‌های کاربردی وب را در بر می‌گیرد. این ویرایش به‌روزرسانی‌های قابل‌توجهی نسبت به نسخهٔ دوم داشته است که از جملهٔ آن‌ها می‌توان به پوشش گستردهٔ پشتیبانی از SSL در پایتون ۳ و معرفی چارچوب «asyncio» که با نسخهٔ.۴ پایتون ارائه شده، اشاره کرد. نویسندگان با بهره‌گیری از پروژه‌های کد عملی، مباحثی مانند نحوهٔ کارکرد پروتکل‌های TCP، UDP، DNS و SSL را به‌خوبی تشریح می‌کنند تا خواننده بتواند درک عمیقی از زیرساخت‌های شبکه پیدا کند. سبک نگارش کتاب، برخلاف بسیاری از متون صرفاً تئوری، بر ارائهٔ مثال‌های کد کاربردی و سناریوهای واقعی تأکید دارد. از موضوعات جذاب دیگر این کتاب، آموزش ساخت یک حلقهٔ ورودی/خروجی ناهمگام (asynchronous I/O loop) و نحوهٔ اتصال چارچوب وب Flask به کد پایتون است. علاوه بر این، مباحث امنیتی مهمی مانند حملات اسکریپت بین‌سایتی (XSS) و جعل درخواست بین‌سایتی (CSRF) و روش‌های مقابله با آن‌ها نیز در این کتاب پوشش داده شده است. در انتهای کتاب نیز فصلی به مرور پروتکل‌های قدیمی مانند Telnet و FTP اختصاص یافته و جایگزین‌های مدرن‌تری مانند کتابخانهٔ paramiko برای SSH معرفی شده است.

دربارهٔ نویسنده

براندون رودز (Brandon Rhodes) یک برنامه‌نویس مشاور و مدرس حرفه‌ای زبان پایتون است که برای سازمان‌های مختلف، دوره‌های آموزشی برگزار می‌کند. او در کنفرانس‌های معتبر متعددی مانند PyCon در آمریکای شمالی، کانادا، ایرلند و لهستان سخنرانی کرده و همچنین ریاست کنفرانس PyCon آمریکای شمالی را در سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ بر عهده داشته است. جان گرتزن (John Goerzen) نیز نویسندهٔ نسخه‌های پیشین این کتاب و یکی از چهره‌های شناخته‌شده در حوزهٔ برنامه‌نویسی شبکه با پایتون است.

چرا باید Foundations of Python Network Programming را بخوانید؟

مطالعهٔ این کتاب، مزایای بی‌شماری برای توسعه‌دهندگان پایتون به همراه دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود:

• درک پایه‌ای از مفاهیم شبکه: با اصول اولیهٔ شبکه مانند لایه‌های کاربردی، آدرس‌های IP، مسیریابی و بسته‌بندی داده‌ها آشنا می‌شوید و درک روشنی از نحوهٔ عملکرد اینترنت پیدا می‌کنید.
• برنامه‌نویسی با سوکت‌ها (Sockets): می‌آموزید که چگونه از سوکت‌ها برای برقراری ارتباط از طریق پروتکل‌های UDP و TCP استفاده کنید و برنامه‌های سرویس‌دهنده و مشتری ساده را پیاده‌سازی نمایید.
• کار با پروتکل‌های مدرن: با مفاهیم پیشرفته‌ای مانند TLS/SSL برای ایجاد ارتباطات امن، کش (Caching) و صف‌های پیام (Message Queues) برای بهبود عملکرد و مقیاس‌پذیری برنامه‌ها آشنا می‌شوید.
• توسعهٔ وب و برنامه‌های شبکه: کتاب به‌تفصیل به پروتکل HTTP از دیدگاه مشتری و سرور پرداخته و اصول کار با چارچوب‌های وب مانند Flask و Django را با هدف خودکارسازی فرایند رفت‌وبرگشت داده‌ها از پایگاه داده تا صفحهٔ نمایش توضیح می‌دهد.
• مهارت‌های عملی با پروژه‌های کد: تمامی مباحث با مثال‌های کد عملی همراه هستند که مخزن مربوط به آن‌ها در دسترس است و به شما امکان می‌دهد تا مفاهیم را به‌صورت عینی آزمایش کنید.

این کتاب برای چه کسانی مناسب است؟

این کتاب به‌عنوان یک منبع جامع برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌نویسان پایتون طراحی شده است. توسعه‌دهندگان برنامه‌های وب که نیازمند درک عمیق‌تری از ارتباطات شبکه هستند، متخصصان یکپارچه‌سازی سیستم‌ها، مدیران سیستم و به‌طورکلی هر برنامه‌نویس پایتونی که قصد دارد دانش خود را در زمینهٔ شبکه ارتقا دهد، مخاطب اصلی این کتاب به شمار می‌روند. چه در حال ساخت یک برنامهٔ سادهٔ سرویس‌گیرنده-سرویس‌دهنده باشید و چه به دنبال پیاده‌سازی راه‌کارهای ناهمگام پیچیده باشید، مطالب این کتاب برای شما کاربردی و ارزشمند خواهد بود.

سوالات متداول

آیا برای استفاده از این کتاب حتماً باید با نسخهٔ ۳ پایتون کار کنم؟

بله. این کتاب به‌طور خاص برای پایتون ۳ به‌روزرسانی شده است و مباحث آن بر اساس قابلیت‌ها و کتابخانه‌های این نسخه طراحی شده است. اگرچه ممکن است برخی مبانی برای نسخهٔ ۲ نیز قابل‌استفاده باشد، اما کدهای ارائه‌شده و تأکید اصلی بر روی پایتون ۳ است.

پیش‌نیاز مطالعهٔ این کتاب چیست؟

برای استفاده از این کتاب، نیاز به دانش مقدماتی و متوسط از زبان برنامه‌نویسی پایتون دارید. پیش‌نیاز دیگر، آشنایی اولیه با مفاهیم شبکه مانند پروتکل‌های TCP/IP نیست، زیرا کتاب این مبانی را از ابتدا توضیح می‌دهد، اما داشتن چنین دانشی می‌تواند به درک بهتر مطالب کمک کند.

آیا مثال‌های کتاب در عمل قابل اجرا هستند؟

بله، یکی از نقاط قوت اصلی این کتاب، تأکید آن بر مثال‌های عملی و کدهای قابل‌اجرا است. کدهای تمامی فصل‌ها به‌صورت یک مخزن عمومی در دسترس قرار دارند و شما می‌توانید آن‌ها را اجرا کرده و با تغییر آن‌ها، مفاهیم را به‌خوبی درک کنید.

Brandon Rhodes, John Goerzen. Includes Index. Location Taken From Publisher's Website. Contents at a Glance 3 Contents 358 About the Author 367 About the Technical Reviewers 368 Acknowledgments 369 Introduction 5 Chapter 1: Introduction to Client-Server Networking 9 The Building Blocks: Stacks and Libraries 9 Application Layers 12 Speaking a Protocol 13 A Raw Network Conversation 14 Turtles All the Way Down 17 Encoding and Decoding 18 The Internet Protocol 19 IP Addresses 20 Routing 21 Packet Fragmentation 22 Learning More About IP 23 Summary 24 Chapter 2: UDP 25 Port Numbers 26 Sockets 27 Promiscuous Clients and Unwelcome Replies 31 Unreliability, Backoff, Blocking, and Timeouts 32 Connecting UDP Sockets 36 Request IDs: A Good Idea 37 Binding to Interfaces 38 UDP Fragmentation 40 Socket Options 41 Broadcast 42 When to Use UDP 44 Summary 44 Chapter 3: TCP 46 How TCP Works 46 When to Use TCP 47 What TCP Sockets Mean 48 A Simple TCP Client and Server 49 One Socket per Conversation 52 Address Already in Use 53 Binding to Interfaces 54 Deadlock 55 Closed Connections, Half-Open Connections 60 Using TCP Streams Like Files 61 Summary 61 Chapter 4: Socket Names and DNS 63 Hostnames and Sockets 63 Five Socket Coordinates 64 IPv6 65 Modern Address Resolution 66 Using getaddrinfo() to Bind Your Server to a Port 67 Using getaddrinfo() to Connect to a Service 68 Asking getaddrinfo() for a Canonical Hostname 69 Other getaddrinfo() Flags 70 Primitive Name Service Routines 71 Using getsockaddr() in Your Own Code 71 The DNS Protocol 73 Why Not to Use Raw DNS 75 Making a DNS Query from Python 75 Resolving Mail Domains 77 Summary 79 Chapter 5: Network Data and Network Errors 80 Bytes and Strings 80 Character Strings 81 Binary Numbers and Network Byte Order 84 Framing and Quoting 86 Pickles and Self-delimiting Formats 91 XML and JSON 91 Compression 92 Network Exceptions 93 Raising More Specific Exceptions 95 Catching and Reporting Network Exceptions 96 Summary 97 Chapter 6: TLS/SSL 98 What TLS Fails to Protect 98 What Could Possibly Go Wrong? 99 Generating Certificates 100 Offloading TLS 103 Python 3.4 Default Contexts 104 Variations on Socket Wrapping 108 Hand-Picked Ciphers and Perfect Forward Security 109 Protocol Support for TLS 111 Learning Details 112 Summary 118 Chapter 7: Server Architecture 119 A Few Words About Deployment 119 A Simple Protocol 121 A Single-Threaded Server 124 Threaded and Multiprocess Servers 127 The Legacy SocketServer Framework 128 Async Servers 129 Callback-Style asyncio 132 Coroutine-Style asyncio 134 The Legacy Module asyncore 135 The Best of Both Worlds 137 Running Under inetd 137 Summary 139 Chapter 8: Caches and Message Queues 140 Using Memcached 140 Hashing and Sharding 143 Message Queues 145 Using Message Queues from Python 147 Summary 151 Chapter 9: HTTP Clients 153 Python Client Libraries 153 Ports, Encryption, and Framing 155 Methods 156 Paths and Hosts 157 Status Codes 158 Caching and Validation 160 Content Encoding 163 Content Negotiation 163 Content Type 165 HTTP Authentication 165 Cookies 167 Connections, Keep-Alive, and httplib 168 Summary 169 Chapter 10: HTTP Servers 170 WSGI 170 Asynchronous Server- Frameworks 172 Forward and Reverse Proxies 172 Four Architectures 173 Running Python Under Apache 175 The Rise of Pure-Python HTTP Servers 175 The Benefits of Reverse Proxies 175 Platforms as a Service 176 GET and POST Patterns and the Question of REST 177 WSGI Without a Framework 179 Summary 183 Chapter 11: The World Wide Web 184 Hypermedia and URLs 184 Parsing and Building URLs 185 Relative URLs 187 The Hypertext Markup Language 189 Reading and Writing to a Database 192 A Terrible Web Application (in Flask) 193 The Dance of Forms and HTTP Methods 198 When Forms Use Wrong Methods 200 Safe and Unsafe Cookies 200 Nonpersistent Cross-Site Scripting 202 Persistent Cross-Site Scripting 204 Cross-Site Request Forgery 204 The Improved Application 205 The Payments Application in Django 207 Choosing a Web Framework 211 WebSockets 212 Web Scraping 213 Fetching Pages 214 Scraping Pages 217 Recursive Scraping 219 Summary 223 Chapter 12: Building and Parsing E-Mail 224 E-Mail Message Format 224 Building an E-Mail Message 226 Adding HTML and Multimedia 228 Adding Content 233 Parsing E-Mail Messages 234 Walking MIME Parts 236 Header Encodings 238 Parsing Dates 240 Summary 240 Chapter 13: SMTP 241 E-mail Clients vs. Webmail Services 241 In the Beginning Was the Command Line 241 The Rise of Clients 242 The Move to Webmail 243 How SMTP Is Used 244 Sending E-Mail 246 Headers and the Envelope Recipient 246 Multiple Hops 247 Introducing the SMTP Library 248 Error Handling and Conversation Debugging 249 Getting Information from EHLO 252 Using Secure Sockets Layer and Transport Layer Security 254 Authenticated SMTP 256 SMTP Tips 258 Summary 258 Chapter 14: POP 259 POP Server Compatibility 259 Connecting and Authenticating 260 Obtaining Mailbox Information 263 Downloading and Deleting Messages 264 Summary 266 Chapter 15: IMAP 267 Understanding IMAP in Python 268 IMAPClient 270 Examining Folders 272 Message Numbers vs. UIDs 273 Message Ranges 273 Summary Information 274 Downloading an Entire Mailbox 275 Downloading Messages Individually 277 Flagging and Deleting Messages 283 Deleting Messages 283 Searching 284 Manipulating Folders and Messages 285 Asynchrony 286 Summary 287 Chapter 16: Telnet and SSH 288 Command-Line Automation 288 Command-Line Expansion and Quoting 289 Unix Command Arguments Can Include (Almost) Any Character 290 Quoting Characters for Protection 293 The Terrible Windows Command Line 294 Things Are Different in a Terminal 294 Terminals Do Buffering 297 Telnet 298 SSH: The Secure Shell 302 An Overview of SSH 303 SSH Host Keys 303 SSH Authentication 305 Shell Sessions and Individual Commands 306 SFTP: File Transfer Over SSH 311 Other Features 313 Summary 314 Chapter 17: FTP 315 What to Use Instead of FTP 315 Communication Channels 316 Using FTP in Python 317 ASCII and Binary Files 318 Advanced Binary Downloading 319 Uploading Data 321 Advanced Binary Uploading 322 Handling Errors 323 Scanning Directories 324 Detecting Directories and Recursive Download 326 Creating Directories, Deleting Things 327 Doing FTP Securely 328 Summary 328 Chapter 18: RPC 329 Features of RPC 330 XML-RPC 331 JSON-RPC 337 Self-Documenting Data 340 Talking About Objects: Pyro and RPyC 341 An RPyC Example 342 RPC, Web Frameworks, and Message Queues 344 Recovering from Network Errors 344 Summary 345 Index 346 Foundations of Python Network Programming, Third Edition, covers all of the classic topics found in the second edition of this book, including network protocols, network data and errors, email, server architecture, and HTTP and web applications, plus updates for Python 3. Some of the new topics in this edition include: • Extensive coverage of the updated SSL support in Python 3 • How to write your own asynchronous Read more... Abstract: Foundations of Python Network Programming, Third Edition, covers all of the classic topics found in the second edition of this book, including network protocols, network data and errors, email, server architecture, and HTTP and web applications, plus updates for Python 3. Some of the new topics in this edition include: • Extensive coverage of the updated SSL support in Python 3 • How to write your own asynchronous I/O loop. • An overview of the "asyncio" framework that comes with Python 3.4. • How the Flask web framework connects URLs to your Python code. • How cross-site scripting and cross-site request forgery can be used to attack your web site, and how to protect against them. • How a full-stack web framework like Django can automate the round trip from your database to the screen and back. If you're a Python programmer who needs a deep understanding of how to use Python for network-related tasks and applications, this is the book for you. From web application developers, to systems integrators, to system administrators--this book has everything that you need to know Foundations of Python Network Programming, Third Edition, covers all of the classic topics found in the second edition of this book, including network protocols, network data and errors, email, server architecture, and HTTP and web applications, plus updates for Python 3. Some of the new topics in this edition include: ́Ø Extensive coverage of the updated SSL support in Python 3 ́Ø How to write your own asynchronous I/O loop. ́Ø An overview of the "asyncio" framework that comes with Python 3.4. ́Ø How the Flask web framework connects URLs to your Python code. ́Ø How cross-site scripting and cross-site request forgery can be used to attack your web site, and how to protect against them. ́Ø How a full-stack web framework like Django can automate the round trip from your database to the screen and back. If you're a Python programmer who needs a deep understanding of how to use Python for network-related tasks and applications, this is the book for you. From web application developers, to systems integrators, to system administrators ́ this book has everything that you need to know This edition covers all of the classic topics found in the second edition of the book, including network protocols, network data and errors, email, server architecture, and HTTP and Web applications, plus updates for Python 3. Some of the new topics in this edition include: extensive coverage of the updated SSL support in Python 3; how to write your own asynchronous I/O loop; an overview of the "asyncio" framework that comes with Python 3.4; how the Flask Web framework connects URLs to your Python code; how cross-site scripting and cross-site request forgery can be used to attack your Web site, and how to protect against them; how a full-stack Web framework like Django can automate the round trip from your database to the screen and back. -- Edited summary from book Front Matter....Pages i-xxvi Introduction to Client-Server Networking....Pages 1-16 UDP....Pages 17-38 TCP....Pages 39-56 Socket Names and DNS....Pages 57-74 Network Data and Network Errors....Pages 75-92 TLS/SSL....Pages 93-114 Server Architecture....Pages 115-136 Caches and Message Queues....Pages 137-150 HTTP Clients....Pages 151-168 HTTP Servers....Pages 169-182 The World Wide Web....Pages 183-222 Building and Parsing E-Mail....Pages 223-240 SMTP....Pages 241-258 POP....Pages 259-266 IMAP....Pages 267-288 Telnet and SSH....Pages 289-316 FTP....Pages 317-330 RPC....Pages 331-348 Back Matter....Pages 349-357