计算机网络的最终项目，一个用Python编写的聊天室，名为network pj chatroom.zip

# 功能 - [x] Diffie-Hellman 密钥交换安全传输（启动时第一件事） - [x] 用AES加密所有的传输内容 - [x] 包分为OpCode和Parameters，用binary序列化反序列化Parameters - [x] 使用数据库存储用户信息、好友关系、房间信息、加入房间状态、所有聊天记录 - [x] tkinter GUI - [x] 有新消息时自动滚动到底部 - [x] 窗口放大缩小 - [x] 服务器、客户端通过JSON文件配置 - [x] 联系人列表；按照最后发消息的时间排序好友和群；未读的消息用红点标注数量；显示并实时更新在线状态 - [x] 加好友功能，对方收到通知，通过/拒绝/推迟到下次登入时询问 - [x] 防止重复打开窗口，如果已经打开则使窗口获得焦点 - [x] 账号只能在一处登入，在别处登入时把原来登入的踢下线 - [x] 再次打开时恢复所有聊天记录、用户离线时收到的未读的消息用红点标注数量 - [x] 支持多行内容（Enter换行，Ctrl+Enter发送）；支持聊天字体的设置 - [x] 支持图片传输 - [x] 群聊功能、加群、创建群 - [x] 群聊中显示群成员（双击打开聊天窗口/发送好友请求）；实时显示群成员在线状态，置顶在线的成员 - [x] 智能的联系人列表中的最近消息（同QQ，群聊则显示发送者昵称，图片则显示[图片消息]，自动处理换行） # 安装说明 Python版本: 3.5 ``` pip install pycrypto # 用于AES加密 pip install Pillow # 支持JPG等格式图片的发送 ``` 也可以运行 ``` pip install -r requirements.txt ``` # 运行方法 ``` python run_client.py python run_server.py ``` （一次只能运行一个server，但可以运行N个client） # 配置文件 server和client共用```config.json``` ``` { "crypto": { "base": .., "modulus": ... }, "client": { "server_ip": "127.0.0.1", "server_port": 8111 }, "server": { "bind_ip": "0.0.0.0", "bind_port": 8111 } } ``` 大多都容易理解，需要注意的是```crypto```部分，这里的```base```和```modulus```是Diffie-Hellman密钥交换时用到的，应该为两个大素数。 # 文件目录 ``` │ config.json │ README.md │ run_client.py │ run_server.py │ ├─client │ │ __init__.py │ │ │ ├─components │ │ contact_item.py │ │ vertical_scrolled_frame.py │ │ __init__.py │ │ │ ├─forms │ │ boilerplate.txt │ │ chat_form.py │ │ contacts_form.py │ │ login_form.py │ │ register_form.py │ │ __init__.py │ │ │ ├─memory │ │ __init__.py │ │ │ └─util │ │ __init__.py │ │ │ └─socket_listener │ __init__.py │ ├─common │ │ config.py │ │ global_vars.py │ │ __init__.py │ │ │ ├─cryptography │ │ crypt.py │ │ prime.py │ │ __init__.py │ │ │ ├─message │ │ __init__.py │ │ │ ├─transmission │ │ secure_channel.py │ │ __init__.py │ │ │ └─util │ __init__.py │ └─server │ database.db │ main.sql │ __init__.py │ ├─broadcast │ __init__.py │ ├─event_handler │ add_friend.py │ client_echo.py │ create_room.py │ join_room.py │ login.py │ query_room_users.py │ register.py │ resolve_friend_request.py │ send_message.py │ __init__.py │ ├─memory │ __init__.py │ └─util │ __init__.py │ └─database __init__.py ``` # 预览图         # 自制聊天协议说明 本聊天协议受到HTTP协议启发 1. 无状态（除了登入操作之外）。 2. Request Body和Response Body使用键值对的方式，键为string，值可以为任意类型。 略作了修改 1. 登入时设置socket状态，后续传输不必再次说明身份。 2. 每个包头加入Request/Response Type，每个Type对应一种固定的操作，对应固定的参数列表。 3. 使用二进制而非类JSON方式传输，节省流量。 这种设计的优点 1. 简单易懂，易于测试（因为无状态）。 2. 灵活方便，无需为不同的操作类型写不同的处理程序。 3. 可以传输非常复杂的数据结构（如：登入时的所有N条未读消息（每条都含有发件人/时间/消息内容/甚至图片二进制）都是放在一个包里的）。 这种设计的缺点 1. 每个字段要指定一个key（如:user,pwd），每个value的类型要有一个byte指定，略浪费流量。 增加安全性，防止被窃听： 1. 自制的安全传输协议，在启动时会使用Diffie-Hellman算法与服务器交换密钥。 2. 交换完密钥后，所有的传输都会经过AES加密。 3. 客户端和服务器除了在协议上需要达到共识，不需要共享任何其他数据。 4. 在不安全的信道上，就算所有数据都被窃听，窃听者也无法解密消息内容。 缺点： 1. 无法防中间人攻击（没有做数字签名等）。  # 协议详细说明 *注：具体实现可以看```src/common/cryptography```、```src/common/transmission```和```src/common/message```* 协议设计的宗旨是：无状态、分层设计、以先发送长度再发送内容的方式设计。 网络包分为四层，前三层格式一致，第四层是值层，格式根据值类型不同而不同。构造分别如下： ## 层1（解密前）： 1. Length of Message Body (4Bytes) 2. Length of AES padding (1Byte) *AES加密填充用* 3. AES IV (16Bytes) *AES初始向量* 4. Message Body *被AES加密的内容* ## 层2（解密后）： 1. Message Type (4Bytes) *定义```MessageType```，见```src/common/message```* 2. Array of parameters.. *N个层3的数据* ## 层3（参数）： 1. Type of Parameter (1Byte) *定义```VAR_TYPE```，见```src/common/message```* 2. Length of Body (4 Bytes) 3. Body of Parameter *具体层4的数据，怎么解释需要根据```VAR_TYPE```决定，见层4* ## 层4（基础类型如int、str、bool、float、binary等）： 1. Packed Data (Using struct.pack in Python) *(直接转成bytes)* ## 层4（List）： 1. Array of Level 3 Data Pack *(N个层3的数据)* ## 层4（Dictionary）： 1. Length of Key (1 Byte) *Key的长度* 2. Key *Key的值（字符串）* 3. Level 3 Data Pack *层3数据作为Value的值* 4. Repeat.. *重复123* 一般来说，真正使用时，会选择直接发送一个List或者Dictionary作为层3，这样可以一次和服务器交换多个参数。 比如```self.sc.send(MessageType.login, [username, password])``` 这种设计非常强大，结合```src/common/transmission```中的AES加密，可以无缝和服务器**安全**交换非常复杂的数据。比如，一个用户的所有离线未读消息（有N条，每条可能是不同的房间、不用的发送者，都包含不同的时间、字体大小，可能还有图片），可以通过一个包发送给客户端，效率非常高。 # 用SQLite存储用户信息和未读消息 数据库在```src/server/database.db```，结构如下： ``` CREATE TABLE "chat_history" ( "id" INTEGER NOT NULL, "user_id" INTEGER, "target_id" INTEGER, "target_type" TEXT, "data" BLOB, "sent" INTEGER, PRIMARY KEY ("id" ASC) ); CREATE TABLE "friends" ( "from_user_id" INTEGER NOT NULL, "to_user_id" INTEGER NOT NULL, "accepted" TEXT, PRIMARY KEY ("from_user_id" ASC, "to_user_id") ); CREATE TABLE "rooms" ( "id" INTEGER NOT NULL, "room_name" TEXT, PRIMARY KEY ("id") ); CREATE TABLE "room_user" ( "id" INTEGER