探究Python語言下網(wǎng)絡(luò)爬蟲的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用

國家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理中心新疆分中心 王辛浩 單艷

隨著我國網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的用戶正逐漸增多，在Python語言框架下，獲取目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)功能上的強(qiáng)大，配合網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)來獲取相應(yīng)的信息。網(wǎng)絡(luò)爬蟲也被稱之為網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人，其可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的功能自動(dòng)操作，成為目前最受歡迎的程序之一，為此下面將對(duì)Python語言下網(wǎng)絡(luò)爬蟲的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行探析，并結(jié)合實(shí)際提出了應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)的具體策略。

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展速度的不斷加快，各類信息數(shù)據(jù)也在隨之增多，網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)迎來了廣闊的發(fā)展空間，合理應(yīng)用能夠根據(jù)用戶需求，在短時(shí)間內(nèi)找到網(wǎng)頁中自己想要的內(nèi)容，然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋與儲(chǔ)存，現(xiàn)如今已經(jīng)成為搜索引擎中的重要內(nèi)容。在應(yīng)用中配合Python語言可以批量采集數(shù)據(jù)，可大大提高數(shù)據(jù)分析的速度和效率，使得處理網(wǎng)頁和鏈接更加方便，下面將對(duì)此進(jìn)行分析論述。

1 Python語言下網(wǎng)絡(luò)爬蟲概述

1.1 Python語言發(fā)展

Python作為一種高級(jí)語言，可以提供網(wǎng)絡(luò)綜合信息協(xié)議數(shù)據(jù)庫，隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)需要被搜索，為此這對(duì)搜索引擎提出了更高的要求，不僅系統(tǒng)的構(gòu)成框架十分簡潔，能夠兼容各種不同類型的操作系統(tǒng)，且自身的數(shù)據(jù)分析功能十分強(qiáng)大，配合網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)信息的即時(shí)性和時(shí)效性，為此現(xiàn)如今已被各類搜索引擎廣泛應(yīng)用[1]。Python語言自身有著非常強(qiáng)大功能性，適合鏈接和網(wǎng)頁處理，面向?qū)ο笳Z言編程可以進(jìn)行解釋，通過簡單的語法與動(dòng)態(tài)輸入編輯腳本，為此在實(shí)際執(zhí)行中需要集中各方面精力完善Python語言模式，從而提升整個(gè)網(wǎng)址的開發(fā)速度，保證其能夠與需求契合。

1.2 網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)場景

網(wǎng)絡(luò)爬蟲也可以將其稱之為網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人，通過瀏覽器獲取原始頁面，主要功能是結(jié)合指令搜索引擎進(jìn)行信息獲取，Web訪問大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)時(shí)，需要從網(wǎng)站URL信息入手，執(zhí)行過程中可以判斷是否需要再次爬行，全過程可以按照預(yù)先制定的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，完成后將其與用戶中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，差異數(shù)據(jù)與各類信息皆會(huì)自動(dòng)保存到本地并備份，整個(gè)處理過程十分簡單。網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)的應(yīng)用區(qū)域十分廣泛，其能夠高效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，利用獲取的鏈接地址爬蟲程序抓取數(shù)據(jù)，依靠網(wǎng)頁鏈接地址來進(jìn)行讀取，再找到其他的網(wǎng)頁鏈接，整個(gè)過程皆可以獨(dú)立完成，在現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)安全、科學(xué)研究方面發(fā)揮了重要的作用。

2 Python語言與網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)關(guān)系

網(wǎng)絡(luò)爬蟲屬于既定程序，需要通過軟件或腳本來實(shí)際應(yīng)用，而Python語言則是對(duì)其進(jìn)行編輯的一種常見方式，包括調(diào)度器、URL管理器、HTML下載器、HTML解析器等，其中URL管理器負(fù)責(zé)鏈接部分的處理，提供新鏈接的接口，如果網(wǎng)頁出現(xiàn)了亂碼可進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，通過調(diào)度器重新給出編碼，將有效數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，完成全過程信息獲取操作[2]。

Python語言也可以將其理解為網(wǎng)絡(luò)爬蟲的一種驅(qū)動(dòng)命令方式，如網(wǎng)頁中大部分信息皆基于HTTP協(xié)議，借助第三方庫LXML儲(chǔ)存爬取后的數(shù)據(jù)，通過該語言框架可以輕松讀取URL和下載區(qū)域，以HTTP發(fā)送相應(yīng)的請(qǐng)求并進(jìn)行反饋，得到Response對(duì)象，如urllib/urllib2、re、requests等，從而獲取有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，以Python語言為框架的網(wǎng)絡(luò)爬蟲可以直接在抓取中解析數(shù)據(jù)，從而方便后續(xù)相關(guān)人員的選取和應(yīng)用。

3 Python語言下網(wǎng)絡(luò)爬蟲的技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 優(yōu)化數(shù)據(jù)獲取流程

網(wǎng)絡(luò)爬蟲數(shù)據(jù)獲取可以將其分為請(qǐng)求與執(zhí)行兩部分，針對(duì)數(shù)據(jù)獲取按照需求下載網(wǎng)頁信息，在此過程中可以通過技術(shù)解析發(fā)送請(qǐng)求至模擬瀏覽器，若服務(wù)器對(duì)發(fā)出的請(qǐng)求做出響應(yīng)則可以繼續(xù)執(zhí)行，如沒有出現(xiàn)響應(yīng)則需要調(diào)整請(qǐng)求命令，利用數(shù)據(jù)解析模塊來完成執(zhí)行。在網(wǎng)頁信息數(shù)據(jù)獲取過程中，配合Python語言框架可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解析，搜索請(qǐng)求通過HTTP發(fā)向目標(biāo)站點(diǎn)，按照既定要求進(jìn)行整理與存儲(chǔ)，隨后傳輸清洗模塊進(jìn)行二次處理，篩選的網(wǎng)頁URL隊(duì)列，所有按照指令獲取到的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)同步到數(shù)據(jù)庫中備份，后續(xù)用戶可以遵照協(xié)議輸入搜索引擎中請(qǐng)求命令進(jìn)行讀取，可有效表示出文字與各項(xiàng)數(shù)據(jù)等。

3.2 爬蟲技術(shù)圖片應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中若想準(zhǔn)確捕捉圖片、圖表等，需要在Python語言框架下預(yù)先檢查字符串，對(duì)數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行字符串匹配，re庫導(dǎo)入后利用函數(shù)打開特定的文件，完成所需數(shù)據(jù)信息的爬取。在實(shí)際執(zhí)行中，應(yīng)預(yù)先了解網(wǎng)頁編碼方式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序抓取到相應(yīng)的圖片與圖表后，需要對(duì)其建立相應(yīng)的文件夾，位置定義可設(shè)置成可變模式，通過response.content可以實(shí)現(xiàn)輕量化儲(chǔ)存，后續(xù)應(yīng)用需對(duì)此加大關(guān)注。

3.3 網(wǎng)頁數(shù)據(jù)解析編程

網(wǎng)頁數(shù)據(jù)解析編程是Python語言框架下爬蟲篩選的重要組成，在設(shè)定相應(yīng)指令的過程中會(huì)應(yīng)用大量表達(dá)式，如正則表達(dá)式規(guī)定字符及符號(hào)的范圍，能夠?qū)μ囟〝?shù)據(jù)進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字的搜索爬取，通常存在于XML文檔中，且在整體上有著導(dǎo)航作用。Beautiful Soup表達(dá)式則可以靈活使用Python數(shù)據(jù)庫，通過解析器修改分析樹，利用簡單的代碼換為Unicode編碼，完成既定內(nèi)容的有效操作。數(shù)據(jù)獲取也可以通過信息檢索的方法來完成，運(yùn)用Python語言中的get()語句，將結(jié)果通過顯示器展示，使用PyQuery、LXML等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的提取和處理，整體解析與編程較為簡單，但后續(xù)處理仍需配合其他程序[3]。

4 Python語言下網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)關(guān)鍵問題

Python語言可以為網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)塑造基礎(chǔ)框架環(huán)境，現(xiàn)如今被更多的應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)引擎搜索當(dāng)中，在編輯過程中僅需要依照程序的設(shè)定來進(jìn)行抓取操作，通過文本器設(shè)計(jì)來幫助網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，用戶可以在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)信息獲取，且可以結(jié)合實(shí)際需求來獲取所需內(nèi)容，省了程序設(shè)計(jì)的精力和時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)的運(yùn)行中，數(shù)據(jù)搜索、下載、搜集、存儲(chǔ)等均可以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)如今已經(jīng)成為了網(wǎng)頁大數(shù)據(jù)整理的主要方式之一。

Python語言下的網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)設(shè)計(jì)中要進(jìn)行偽裝，如設(shè)計(jì)中未能對(duì)此進(jìn)行關(guān)注，則可能出現(xiàn)技術(shù)無法應(yīng)用的問題，同時(shí)在爬取數(shù)據(jù)信息的過程中，如客戶端圖形需要進(jìn)行渲染，則可能會(huì)減緩運(yùn)行的整體速度，且部分情況下無法得到快速回應(yīng)，為此在處理中要配合re庫進(jìn)行表達(dá)，避免最終匹配結(jié)果出現(xiàn)分割的情況。在我國信息技術(shù)與數(shù)據(jù)庫高速發(fā)展的這一大背景下，網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)憑借其強(qiáng)大的兼容性，給數(shù)據(jù)獲取改進(jìn)和優(yōu)化創(chuàng)造良好的條件，但后續(xù)仍然需要切實(shí)解決好關(guān)鍵性的問題，避免執(zhí)行中出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 基于Python語言下網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)設(shè)計(jì)

5.1 網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)挖掘

網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)在當(dāng)前的搜索引擎中較為常見，其涵蓋了Web服務(wù)API等常用的工具，在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)源頭進(jìn)行準(zhǔn)確定位，快捷地獲取數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息，提供搜索、展現(xiàn)、定位、檢索、存儲(chǔ)等功能，可以實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)程序開發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要查找WD代表，如果數(shù)據(jù)訪問過于頻繁，可能會(huì)在執(zhí)行中出現(xiàn)請(qǐng)求與訪問失敗的情況，為此要設(shè)置斷點(diǎn)續(xù)傳減緩抓取速度，借助后臺(tái)運(yùn)算進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此保證網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)挖掘的整體效果。

5.2 PyQt5接口設(shè)計(jì)

為提取到更多新的網(wǎng)址鏈接，防止隨意切換后臺(tái)，需要對(duì)各方面因素進(jìn)行充分的考慮和分析，以此進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)設(shè)計(jì)可以優(yōu)化數(shù)據(jù)獲取形式，提升數(shù)據(jù)獲取的便捷度，如運(yùn)用PyQt5進(jìn)行封裝，如需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，則可以設(shè)計(jì)相關(guān)按鍵，并在此基礎(chǔ)上投入更多時(shí)間和精力加強(qiáng)綜合管理。接口設(shè)計(jì)中要配置相應(yīng)的指令，不允許界面最小化或最大化，且要求保存空間位置相對(duì)固定，通過Matplotlib畫布自動(dòng)嵌入，在網(wǎng)頁中準(zhǔn)確獲取用戶所需的數(shù)據(jù)信息，最后通過功能庫模塊來完成全部信息采集。

5.3 爬蟲網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建

Python屬于可移植的交互式編程語言，標(biāo)準(zhǔn)庫非常龐大豐富，以其對(duì)網(wǎng)絡(luò)爬蟲指令進(jìn)行編輯，能夠快速完成數(shù)據(jù)采集、分析、挖掘，自動(dòng)爬取Web網(wǎng)頁的應(yīng)用程序，通過分析頁面中的URL抓取，反復(fù)循環(huán)獲取相應(yīng)內(nèi)容。Scrapy可以幫助網(wǎng)絡(luò)爬蟲快速抓取Web框架，其擁有高級(jí)函數(shù)接口，可以靈活地完成各種需求，從而增加儲(chǔ)存速度并提高靈活性，如確定種子地址為start_url，進(jìn)入后通過response.css得到第一隊(duì)列中的URL，其余部分可放入待爬取隊(duì)列中，最終獲取到的目標(biāo)內(nèi)容可以將其儲(chǔ)存至數(shù)據(jù)庫中，隨后再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)[4]。

6 基于Python 對(duì)網(wǎng)絡(luò)爬蟲系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

6.1 網(wǎng)絡(luò)爬蟲系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

網(wǎng)頁管理是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，網(wǎng)絡(luò)爬蟲模擬客戶端發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，在網(wǎng)址鏈接資源提取中可通過Python技術(shù)完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)的抓取，相關(guān)工作人員可以預(yù)先進(jìn)行初始化操作，預(yù)防各種網(wǎng)址重復(fù)現(xiàn)象發(fā)生。在系統(tǒng)應(yīng)用執(zhí)行過程中，必須深入了解大數(shù)據(jù)處理的各項(xiàng)要求，綜合多方面的因素進(jìn)行分析，隨后運(yùn)用Python編寫網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集程序，把不同類型的信息進(jìn)行區(qū)分，從而保證后續(xù)實(shí)際執(zhí)行的效果。需要從多維度入手設(shè)計(jì)開發(fā)，對(duì)實(shí)現(xiàn)策略進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)，以用于科研相關(guān)數(shù)據(jù)的抓取，為用戶提供滿意的服務(wù)。

6.2 網(wǎng)絡(luò)爬蟲Python數(shù)據(jù)模塊

網(wǎng)址管理需要從儲(chǔ)存方面入手，借助HTML編輯語言創(chuàng)建所需程序，依據(jù)上下級(jí)關(guān)系存入集合中，網(wǎng)絡(luò)爬蟲Python數(shù)據(jù)模塊通過科學(xué)、合理的方法能夠表示不同類型的網(wǎng)址，使用Set0模式來清除重復(fù)值，確定各種不同類型的綜合信息數(shù)據(jù)模塊，在Python語言中使用正則表達(dá)方式，并在此過程中定位各種不同類型的元素，如果文檔復(fù)雜則可以把整個(gè)網(wǎng)頁文檔來當(dāng)成一個(gè)字符串，為此需要注意各種信息數(shù)據(jù)編碼的使用，避免后續(xù)出現(xiàn)永久循環(huán)。同時(shí)需要?jiǎng)澐执兰吓c已爬集合，以HTML格式為主建立DOM信息數(shù)據(jù)樹，轉(zhuǎn)換為CSV格式文件，重要的信息數(shù)據(jù)可以在終端設(shè)備與數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行備份，避免因存在亂碼而影響轉(zhuǎn)換。

6.3 Python實(shí)現(xiàn)HTTP請(qǐng)求

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的獲取方式也發(fā)生了巨大的變化，為了能夠在命令執(zhí)行過程中準(zhǔn)確的獲取到所需數(shù)據(jù)，需要合理借助Python語言來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)設(shè)計(jì)，采用Apache2 Licensed開源協(xié)議的HTTP庫，在瀏覽器地址欄里輸入所需查找的信息，借助urllib的HTTP程序編寫實(shí)現(xiàn)爬取正常訪問[5]。在此過程中，可以以URL作為網(wǎng)頁的地址，配合Request請(qǐng)求模塊、異常處理模塊、解析模塊處理爬取后所獲得的信息，配合GET方式和POST方式，指定URL發(fā)出請(qǐng)求來提高整體效率，最終達(dá)到預(yù)期要求。

6.4 Python語言下安全配置

Python語言需要結(jié)合網(wǎng)頁設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，采用PCI總線接口達(dá)到2Gbps的吞吐量，隨后對(duì)IP攜帶的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行安全標(biāo)記，在運(yùn)行期間按照等級(jí)有效防護(hù)。以Python架構(gòu)的安全保護(hù)程序?yàn)槔?，其可以借助特定代理技術(shù)，對(duì)參與爬取中的指令進(jìn)行配置編輯，確定安全目標(biāo)、生成應(yīng)用程序，避免后續(xù)系統(tǒng)發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)。網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)安全配置，也可以通過鏈路加密來完成，采用非對(duì)稱加密方法將數(shù)據(jù)傳送到對(duì)端，通過主密鑰分配其他密鑰，在網(wǎng)頁鏈路當(dāng)中對(duì)基礎(chǔ)性信息加密，要求每一位用戶必須和密鑰分配中心有一個(gè)共享密鑰匹配，借助DES加密進(jìn)行優(yōu)化，通過物理手段發(fā)送密鑰，操作過程為在數(shù)據(jù)傳輸操作前期進(jìn)行加密處理，主密鑰可以采取對(duì)稱加密方法獲取所需數(shù)據(jù)，

6.5 Python中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁解析

Scrapy是一個(gè)使用Python語言編寫的開源網(wǎng)絡(luò)爬蟲框架，Scrapy可用于各種有用的應(yīng)用程序，在獲取區(qū)域信息后可以通過技術(shù)手段對(duì)非必要或異常信息進(jìn)行攔截，抓取Web站點(diǎn)并從頁面提取結(jié)構(gòu)化，在爬蟲的開發(fā)中通過re可以查找、提取、替換。網(wǎng)頁解析器是當(dāng)前解析中的常用工具之一，其構(gòu)建的表達(dá)式比較簡單，可應(yīng)用在Linux與Windows中，且支持XPath解析方式，后續(xù)相關(guān)優(yōu)化需要對(duì)此加大關(guān)注力度[6]。

7 結(jié)論

當(dāng)今社會(huì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速，信息獲取的需求也越來越多，而網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)自身具有非常強(qiáng)大功能，現(xiàn)如今已經(jīng)成為各類搜索網(wǎng)站系統(tǒng)的重要組成部分，其能夠配合Python語言有效執(zhí)行相應(yīng)的操作指令，按照用戶需求挖掘相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，從而進(jìn)一步提高瀏覽器信息數(shù)據(jù)的獲取能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種Web信息數(shù)據(jù)信息的提取，進(jìn)而滿足人們的需求，配合安全優(yōu)化為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展提供保障。