Python全栈项目--基于Python的网络监控工具

项目简介

在企业内网、校园网络或小型机房中，管理员经常需要知道服务器、网关、交换机、数据库主机等设备是否在线，延迟是否异常，故障是否已经被处理。本文实现一个"基于 Python 的网络监控工具"全栈项目：后端提供用户认证、设备管理、网络探测、指标记录和告警接口；前端提供注册登录、设备列表、仪表盘和告警处理页面。

项目不是单纯演示 Ping 命令，而是一个具备完整前后端结构、数据库持久化和鉴权保护的全栈应用，可作为运维监控平台、资产管理系统或机房巡检系统的基础版本。

技术栈

后端：FastAPI、SQLAlchemy、Pydantic、SQLite
前端：Vue 3、Vite、Fetch API、组件化单文件组件
认证：PBKDF2 密码哈希、Bearer Token、数据库 Token 吊销
数据库：SQLite，本地文件自动创建
部署运行：Uvicorn 提供后端服务，Vite 提供前端开发服务

系统架构

text 复制代码

浏览器 / Vue 3 前端
        │
        │ HTTP JSON + Bearer Token
        ▼
FastAPI API 服务
        │
        ├── Auth 模块：注册、登录、退出、当前用户
        ├── Device 模块：监控设备 CRUD
        ├── Probe 模块：ICMP Ping / TCP 探测
        ├── Metric 模块：检测结果与延迟记录
        └── Alert 模块：离线告警与处理
        │
        ▼
SQLite 数据库

前端负责展示和交互，后端负责业务规则和数据安全。除注册、登录、健康检查外，设备、指标、告警和仪表盘接口都必须携带 Token。

功能模块

用户模块
- 用户注册
- 用户登录
- Token 保存和退出登录
- 获取当前用户信息
网络设备模块
- 新增设备名称、IP/主机名、描述、检测间隔
- 查询当前用户设备
- 删除设备及其历史指标
网络检测模块
- 优先执行 ICMP Ping
- 失败时尝试 TCP 80 端口连通性探测
- 保存在线/离线、延迟、检测时间和消息
告警模块
- 设备离线自动生成 critical 告警
- 查询告警列表
- 标记告警已处理
仪表盘模块
- 设备总数
- 在线设备数
- 离线设备数
- 平均延迟
- 未处理告警数

数据库/数据模型设计

本项目使用 SQLite，核心表如下：

表名	说明	关键字段
users	用户表	username、email、hashed_password
access_tokens	登录令牌表	token、user_id、revoked
devices	监控设备表	name、ip_address、last_status、owner_id
metrics	检测指标表	device_id、status、latency_ms、checked_at
alerts	告警表	device_id、level、message、resolved

User 与 Device 是一对多关系；Device 与 Metric、Alert 也是一对多关系。这样每个用户只能看到自己的设备和告警，满足多用户隔离需求。

核心模型示例：

python 复制代码

class Device(Base):
    __tablename__ = "devices"

    id = Column(Integer, primary_key=True, index=True)
    name = Column(String(80), nullable=False)
    ip_address = Column(String(64), nullable=False)
    description = Column(Text, default="")
    check_interval = Column(Integer, default=60)
    is_active = Column(Boolean, default=True)
    last_status = Column(String(20), default="unknown")
    last_latency_ms = Column(Float, nullable=True)
    last_checked_at = Column(DateTime, nullable=True)
    owner_id = Column(Integer, ForeignKey("users.id"), nullable=False)

后端接口设计

后端 API 统一以 /api 开头：

方法	地址	说明	是否需要登录
GET	`/api/health`	健康检查	否
POST	`/api/auth/register`	注册	否
POST	`/api/auth/login`	登录	否
POST	`/api/auth/logout`	退出登录	是
GET	`/api/users/me`	当前用户	是
GET	`/api/dashboard`	仪表盘统计	是
GET	`/api/devices`	设备列表	是
POST	`/api/devices`	新建设备	是
PUT	`/api/devices/{device_id}`	更新设备	是
DELETE	`/api/devices/{device_id}`	删除设备	是
POST	`/api/devices/{device_id}/check`	立即检测	是
GET	`/api/devices/{device_id}/metrics`	检测历史	是
GET	`/api/alerts`	告警列表	是
POST	`/api/alerts/{alert_id}/resolve`	处理告警	是

鉴权依赖会解析请求头：

http 复制代码

Authorization: Bearer <token>

如果 Token 不存在、无效或已吊销，接口返回 401。

前端页面设计

前端采用 Vue 3 + Vite，主要页面集中在 App.vue 中，适合教学和二次拆分：

登录/注册区域：通过标签切换登录和注册表单
顶部 Banner：展示项目名称和技术栈
仪表盘卡片：展示设备数量、在线数、离线数、平均延迟和告警数
设备表单：新增监控设备
设备列表：显示状态、延迟、最近检测时间，并提供立即检测和删除按钮
告警中心：显示离线告警并支持标记处理

API 请求统一封装在 src/api.js 中，自动读取本地保存的 Token，并加到请求头中。

核心代码讲解

1. 密码哈希与登录 Token

后端没有明文保存密码，而是使用标准库 PBKDF2 生成哈希：

python 复制代码

def hash_password(password: str) -> str:
    salt = os.urandom(16).hex()
    digest = hashlib.pbkdf2_hmac("sha256", password.encode(), salt.encode(), 120_000).hex()
    return f"pbkdf2_sha256$120000${salt}${digest}"

登录成功后生成随机 Token，并写入 access_tokens 表。退出登录时将 Token 标记为 revoked=True。

2. 受保护接口

FastAPI 通过依赖注入实现认证：

python 复制代码

def get_current_user(token: str = Depends(extract_token), db: Session = Depends(get_db)):
    user = crud.get_user_by_token(db, token)
    if not user:
        raise HTTPException(status_code=401, detail="Token 无效或已过期")
    return user

之后只要在接口参数中加入 current_user: models.User = Depends(get_current_user)，该接口就受到鉴权保护。

3. 网络检测逻辑

检测设备时，系统先尝试 ICMP Ping。如果环境不支持 Ping 或 Ping 失败，再尝试 TCP 80 端口探测：

python 复制代码

def probe_device(ip_address: str):
    result = subprocess.run(["ping", "-c", "1", "-W", "2", ip_address], capture_output=True, timeout=3)
    if result.returncode == 0:
        return "online", latency, "ICMP Ping 成功"
    ok, latency, message = _tcp_probe(ip_address)
    return ("online", latency, message) if ok else ("offline", None, message)

检测完成后会更新设备最新状态，并写入 metrics 表；如果离线，则生成告警。

4. 前端鉴权请求

src/api.js 封装了统一请求方法：

javascript 复制代码

async function request(path, options = {}) {
  const headers = { 'Content-Type': 'application/json', ...(options.headers || {}) }
  const token = getToken()
  if (token) headers.Authorization = `Bearer ${token}`
  const response = await fetch(`${API_BASE}${path}`, { ...options, headers })
  if (!response.ok) throw new Error('请求失败')
  return response.json()
}

这样所有业务接口自动携带 Token，前端页面不需要重复处理认证细节。

部署与运行步骤

项目源码位于 project/ 目录。

1. 启动后端

bash 复制代码

cd backend
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
uvicorn app.main:app --reload --host 0.0.0.0 --port 8000

后端默认地址：http://127.0.0.1:8000。

2. 启动前端

bash 复制代码

cd frontend
npm install
npm run dev

前端默认地址通常是：http://127.0.0.1:5173。

3. 使用流程

打开前端页面。
注册新用户并登录。
添加设备，例如 8.8.8.8、127.0.0.1 或内网服务器 IP。
点击"立即检测"查看在线状态和延迟。
在告警中心处理离线告警。

项目总结

本文完成了一个完整的 Python 全栈网络监控工具，涵盖后端 API、数据库模型、用户认证、设备管理、网络探测、指标记录、告警处理和 Vue 3 前端页面。项目结构清晰，适合继续扩展定时巡检、邮件通知、企业微信告警、SNMP 采集、Prometheus 指标导出和 Grafana 可视化等功能。

对于想学习 Python 全栈开发、FastAPI 接口设计、Vue 3 前端交互以及运维监控系统原型设计的同学，这个项目可以作为一个完整的实战模板。

项目代码

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