继豆瓣抓站后再对Coursera下手

系统:Mac OS X 10.10.1
编辑器: Sublime Text2
Python版本: 2.7.8
模块依赖: import sys, string, re, random, urllib, urllib2, cookielib, getpass(均为系统内的模块)

0. 抓站小结

0.1. cookie处理

需要进行登陆的时候, 要进行cookie的处理,使用以下方法

cookie = cookielib.CookieJar()
opener = urllib2.build_opener(urllib2.HTTPCookieProcessor(cookie))
urllib2.install_opener(opener)
req = urllib2.Request(url)
content = urllib2.urlopen(req)

0.2. 表单处理

某些网站需要进行账户和密码登陆, 需要使用POST方法向服务器发送账户和密码表单数据, 这里就需要模拟登陆.

如何获取表单数据的格式呢?

通过谷歌浏览器开发者工具中Network锁定请求头部和post发出的表单数据,伪装表单数据

当由于Method太多, 找不到POST提交登录请求Method方法的时候, 可以尝试使用错误密码, 这样就可以容易的找POST方法对应的头部.

找到POST方法

表单处理

form_data = urllib.urlencode({  #注意urlencode方法
    "email": self.user_name,
    "password": self.password,
    "webrequest": "true"
})  

0.3. 防盗链和伪装成浏览器访问

防盗链就是需要在请求的头部加入Referer字段, Referer 指的是HTTP头部的一个字段, 用来表示从哪儿链接到目前的网页，采用的格式是URL。换句话说，借着 HTTP Referer 头部网页可以检查访客从哪里而来，这也常被用来对付伪造的跨网站请求。

伪装成浏览器就是将User-Agent设置为浏览器的字段

伪装头部

user_agent = ("Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_1) "
    "AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) "
    "Chrome/38.0.2125.111 Safari/537.36")
request_header = {
    "Referer": "https://accounts.coursera.org/signin",  #对付防盗链设置, 为跳转来源的url
    "User-Agent": user_agent, #伪装成浏览器访问
}

1. 伪装头部

使用谷歌浏览器自带的开发者工具, 选择Network(Element用来查看网站源码等功能), 获取详细的GET和POST方法, 从中获取登录请求的的头部信息,
从POST中获得Headers信息如下(省略部分不重要信息)

Request URL:https://accounts.coursera.org/api/v1/login  //真正的登陆验证页面
Request Method:POST
Status Code:401 Unauthorized

//Request Headers
Connection:keep-alive
Content-Length:55
Content-Type:application/x-www-form-urlencoded
Cookie:(省略cookie信息, 下面详细介绍)
...
Referer:https://accounts.coursera.org/signin //防盗链设置
User-Agent:Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/39.0.2171.71 Safari/537.36  //浏览器浏览标识
//下面四行为服务器所做的限制字段
X-CSRF2-Cookie:csrf2_token_el67QDLg
X-CSRF2-Token:1oxZDVMuZGX0qCggdReQyj2R
X-CSRFToken:WnVtiMDpvw0JXJqHjPrFk0EU
X-Requested-With:XMLHttpRequest

//Form Data
email:1095...@qq.com //Coursera账户信息 
password:FAFA  //账户密码
webrequest:true //固定字段

这样就能写出模拟头部的函数

def structure_headers(self) :
        #模拟表单数据,这个参数不是字典
        form_data = urllib.urlencode({
            "email": self.user_name,
            "password": self.password,
            "webrequest": "true"
        })  
        user_agent = ("Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_1) "
            "AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) "
            "Chrome/38.0.2125.111 Safari/537.36")
        request_header = {
            "Referer": "https://accounts.coursera.org/signin",  #对付防盗链设置, 为跳转来源的url
            "User-Agent": user_agent, #伪装成浏览器访问
        }
        return form_data, request_header

试了几次竟然都是400错误, 也就是头部请求的格式不正确, 通过多次Headers查看, 发现有下面四处不同的头部

X-CSRF2-Cookie:csrf2_token_hTu4Zy8Y  最后八位不同
X-CSRF2-Token:O5OIRan9I99lTHmnYS27ocYb  完全随机
X-CSRFToken:HClYbs9HZoGweU54iR5r5z2y 完全随机
X-Requested-With:XMLHttpRequest  固定不变

通过放上搜索找到了解决方案, coursera的请求头部中X-CSRF2-Token和X-CSRFToken是完全随机的, X-CSRF2-Cookie后八位是随机生成的, 都是由字母和数字随机生成的.

于是修改代码如下:

    def structure_headers(self) :
        #模拟表单数据,这个参数不是字典
        form_data = urllib.urlencode({
            "email": self.user_name,
            "password": self.password,
            "webrequest": "true"
        })  
        user_agent = ("Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_10_1) "
            "AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) "
            "Chrome/38.0.2125.111 Safari/537.36")
        XCSRF2Cookie = 'csrf2_token_%s' % ''.join(self.random_string(8))
        XCSRF2Token = ''.join(self.random_string(24))
        XCSRFToken = ''.join(self.random_string(24))
        cookie = "csrftoken=%s; %s=%s" % (XCSRFToken, XCSRF2Cookie, XCSRF2Token)

        request_header = {
            "Referer": "https://accounts.coursera.org/signin",  #对付防盗链设置, 为跳转来源的url
            "User-Agent": user_agent, #伪装成浏览器访问
            "X-Requested-With": "XMLHttpRequest",
            "X-CSRF2-Cookie": XCSRF2Cookie,
            "X-CSRF2-Token": XCSRF2Token,
            "X-CSRFToken": XCSRFToken,
            "Cookie": cookie
        }
        return form_data, request_header

    def random_string(self, length):
        return ''.join(random.choice(string.letters + string.digits) for i in xrange(length))

2. 模拟登陆

登陆coursra的下载页面时计算机组成视频下载, 会发现是要求登陆呢, 这时候就使用cookielib模块进行cookie的处理

def simulation_login(self) :
    cookie = cookielib.CookieJar()
    opener = urllib2.build_opener(urllib2.HTTPCookieProcessor(cookie))
    urllib2.install_opener(opener)
    form_data, request_header = self.structure_headers()
    req = urllib2.Request(self.login_url, data = form_data, headers = request_header)
    try :
        result = urllib2.urlopen(req)
    except urllib2.URLError,e :
        if hasattr(e, "code"):
            print "The server couldn't fulfill the request.Please check your url and read the Reason"
            print "Error code: %s" % e.code
        elif hasattr(e, "reason"):
            print "We failed to reach a server. Please check your url and read the Reason"
            print "Reason: %s" % e.reason
        sys.exit(2)
    if result.getcode() == 200 :
        print "登陆成功..."

这个函数用于模拟登陆, 并显示登陆成功或者失败

3. 抓取下载链接

抓取链接通过正则表达式, 主要匹配PDF下载链接和MP4视频下载链接

使用re.findall()函数进行函数匹配

def get_links(self) :
    try :
        result = urllib2.urlopen(self.url)
    except urllib2.URLError,e :
        if hasattr(e, "code"):
            print "The server couldn't fulfill the request."
            print "Error code: %s" % e.code
        elif hasattr(e, "reason"):
            print "We failed to reach a server. Please check your url and read the Reason"
            print "Reason: %s" % e.reason
        sys.exit(2)
    content = result.read().decode("utf-8")
    print "读取网页成功..."
    down_links = re.findall(r'<a.*?href="(.*?mp4.*?)"', content)
    down_pdfs = re.findall(r'<a.*?href="(.*?pdf)"', content)
    print "正则匹配结束..."
    return down_links, down_pdfs

4. 写入完本

既然已经匹配了所有的链接, 这一步就是将链接写入到文件中

def start_spider(self) :
    self.simulation_login()
    down_links, down_pdfs = self.get_links()
    with open("coursera.html", "w+") as my_file :
        print "下载链接的长度", len(down_links)
        for link in down_links :
            print link
            try :
                my_file.write(link + "\n")
            except UnicodeEncodeError:
                sys.exit(2)
    with open("coursera.pdf", "w+") as my_file :
        print "下载pdf的长度", len(down_pdfs)
        for pdf in down_pdfs :
            try :
                my_file.write(pdf + "\n")
            except UnicodeEncodeError :
                sys.exit(2)
    print "抓取Coursera课程下载链接和pdf链接成功"

5. 登陆调用

使用getpass模块中的getpass()输入密码, 使用这个函数输入密码的时候不会显示任何字符, 貌似体验不好, 下次修改一下, 然后命令行传入下载课程的参数.

通过比较每门课下载页面, 发现之后/lecture前的这个字段是不同的,这样可以设置通过命令行传入这这个参数
https://class.coursera.org/pkuco-001/lecture
https://class.coursera.org/electromagnetism-001/lecture

这里在运行命令行只需要传入pkuco-001或者electromagnetism-001这种字段

def main() :
    if len(sys.argv) != 2 :
        print "Please Input what course you want to download.."
        sys.exit(2)
    url = "https://class.coursera.org/{course}/lecture"

    user_name = raw_input("Input your Email > ")
    password = getpass.getpass("Input your Password > ")
    spider = Coursera(url.format(course = sys.argv[1]), user_name, password)
    spider.start_spider()

6. 下载脚本

下载可以使用curl, Mac下安装方法

brew install curl

编写下载使用的Python脚本, 编写成功后, 修改脚本文件的文件权限

chmod 755  downloadshell.py #最后一个参数为Python脚本名称

运行下载脚本

$python downloadshell.py coursera.pdf #最后一个参数为连接保存文件

下面是我自己编写的简单的下载脚本

#!/usr/bin/python2
# -*- coding:utf-8 -*-
#简单的文件下载脚本

import os
import sys, re

def read_file(file_name) :
    down_links = []
    with open(file_name, "r") as my_file :
        for url in my_file :
            down_links.append(url.replace("\n", ""))
    return down_links

def main() :
    if len(sys.argv) != 2 :
        print "Please input file name..."
        sys.exit(2)
    down_links = read_file(sys.argv[1])
    pdf_index = 1
    mp4_index = 1
    for index, link in enumerate(down_links) :
        if link.find("mp4") != -1 :
            os.system("curl " + link + " -o " + "%d.mp4" % mp4_index)
        elif link.find("pdf") != -1 :
            os.system("curl " + link + " -o " + "%d.pdf" % pdf_index)
            pdf_index += 1
        else :
            print "请自行补全下载命令..."

if __name__ == '__main__':
    main()

7.完整代码查看

Github完整代码