اتصال امن از طریق ZMQ در پایتون

کتابخانه ZMQ، یک کتابخانه برای ارتباطات غیر همگام با سرعت بالا است. این کتابخانه برای بسیاری از زبانهای برنامه نویسی دارای API میباشد و بسیار کارایی راحتی دارد. این کتابخانه یک صف پیغام (message queue) ایجاد میکند، اما بر خلاف میان افزارهای بر مبنای پیغام (message based middleware) نیازمند یک دلال پیغام (message broker) نمیباشد. این کتابخانه بسیار مشابه به یک API سوکت است.

معماری های اصلی موجود در ZMQ موارد زیر است:

• Request-Reply: اتصال مجموعه ای از سرویس گیرنده ها به مجموعه ای از سرویس دهنده ها.
• Publish-Subscribe: اتصال مجموعه ای از توزیع کنندگان به مجموعه ای از دریافت کنندگان. این یک مدل توزیع داده است.
• Push-pull: یک مدل fan out/fan in که در این مدل یک صف پیغام به تمام دریافت کنندگان پوش میشود.
• exclusive pair: اتصال دو سوکت به همدیگر به صورت جفت خاص

خود کتابخانه zmq در مورد امنیت امکانات خاصی ندارد. به منظور فراهم آوردن ارتباط امن بین دو سیستم (یا پردازش) میتوان از پروتکل SSH استفاده کرد. با استفاده از پروتکل SSH میتوان بین دو سیستم تونل ارتباطی برقرار کرد (همان کاری که برای رد کردن محدودیت اینترنتی انجام میشود).

فرض کنید که معماری زیر را داشته باشیم:

• سیستم A دارای یک پردازش که به پورت 5556 گوش میدهد و خود سیستم دارای آدرس 192.168.10.245 است.

import zmq
import time
import sys

port = "5556"
if len(sys.argv) > 1:
    port =  sys.argv[1]
    int(port)

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.REP)
socket.bind("tcp://*:%s" % port)

while True:
    #  Wait for next request from client
    message = socket.recv()
    print "Received request: ", message
    time.sleep (1)  
    socket.send("World from %s" % port)

• سیستم B که به سیستم A متصل خواهد شد.

import zmq
from zmq import ssh
import sys
import paramiko

port = "5557"
if len(sys.argv) > 1:
    port =  sys.argv[1]
    int(port)

if len(sys.argv) > 2:
    port1 =  sys.argv[2]
    int(port1)

context = zmq.Context()
print "Connecting to server..."
socket = context.socket(zmq.REQ)
socket.connect ("tcp://192.168.10.245:%s" % port)

#  Do 10 requests, waiting each time for a response
for request in range (1,10):
    print "Sending request ", request,"..."
    socket.send ("Hello")
    #  Get the reply.
    message = socket.recv()
    print "Received reply ", request, "[", message, "]"

این سیستم میتواند به سادگی توسط zmq پیاده سازی شود.

در قدم بعدی میتوان با استفاده از تونل، ارتباط بین را امن کرد. در این مرحله یک تونل به صورت دستی ایجاد میشود. با دستور زیر یک ارتباط تونلی بین پورت 5557 سیستم B با پورت 5556 سیستم B توسط SSH برقرار میشود.

ssh -L 127.0.0.1:5557:localhost:5556 user@192.168.10.245 -N

بعد از وارد کردن دستور بالا در ترمینال کلمه عبور سیستم A پرسیده میشود. بعد از وارد کردن آن میتون ارتباط امن بین پردازش ها را داشته باشیم. کد برنامه ها به صورت زیر تغییر پیدا میکند:

سیستم A که نقش سرور را دارد:

import zmq
import time
import sys

port = "5556"
if len(sys.argv) > 1:
    port =  sys.argv[1]
    int(port)

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.REP)
socket.bind("tcp://127.0.0.1:%s" % port)

while True:
    #  Wait for next request from client
    message = socket.recv()
    print "Received request: ", message
    time.sleep (1)  
    socket.send("World from %s" % port)

کد سیستم B که نقش سرویس گیرنده دارد:

import zmq
from zmq import ssh
import sys
import paramiko

port = "5557"
if len(sys.argv) > 1:
    port =  sys.argv[1]
    int(port)

if len(sys.argv) > 2:
    port1 =  sys.argv[2]
    int(port1)

context = zmq.Context()
print "Connecting to server..."
socket = context.socket(zmq.REQ)
socket.connect ("tcp://127.0.0.1:%s" % port)

#  Do 10 requests, waiting each time for a response
for request in range (1,10):
    print "Sending request ", request,"..."
    socket.send ("Hello")
    #  Get the reply.
    message = socket.recv()
    print "Received reply ", request, "[", message, "]"

در کتابخانه pyzmq که یک پیاده سازی برای zmq است، یک گسترش بر روی اتصال zmq وجود دارد که همین کار اتصال تونل را انجام میدهد. کد نهایی به صورت زیر خواهد بود:

کد سیستم A تغییر نخواهد کرد و همان کد قسمت قبلی است

کد سیستم B به صورت زیر خواهد بود:

import zmq
from zmq import ssh
import sys
import paramiko

port = "5557"
if len(sys.argv) > 1:
    port =  sys.argv[1]
    int(port)

if len(sys.argv) > 2:
    port1 =  sys.argv[2]
    int(port1)

context = zmq.Context()
print "Connecting to server..."
socket = context.socket(zmq.REQ)
ssh.tunnel_connection(socket,"tcp://127.0.0.1:5556","user@192.168.10.245",password="111111")
if len(sys.argv) > 2:
    socket.connect ("tcp://192.168.10.245:%s" % port1)

#  Do 10 requests, waiting each time for a response
for request in range (1,10):
    print "Sending request ", request,"..."
    socket.send ("Hello")
    #  Get the reply.
    message = socket.recv()
    print "Received reply ", request, "[", message, "]"