鄒科文++李達(dá)++鄧婷敏++李嘉振++陳義明

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和internet的迅猛發(fā)展，信息和知識(shí)呈現(xiàn)爆炸性的增長(zhǎng)，如何獲取和利用信息成為現(xiàn)代社會(huì)提高競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑，網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)是達(dá)到這一途徑的重要工具。該文詳細(xì)闡述了網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的體系結(jié)構(gòu)、工作原理和URL搜索策略，針對(duì)某些網(wǎng)站采用的“反爬”措施，提出了幾種爬取策略，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)的有效爬取。對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)獲取信息具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)；反爬蟲(chóng)機(jī)制；搜索引擎

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）07-0061-03

信息和知識(shí)爆炸增長(zhǎng)的時(shí)代，搜索引擎成為人們獲取信息的重要工具。搜索引擎釋放出來(lái)的網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)會(huì)大量占用互聯(lián)網(wǎng)帶寬，很可能在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致網(wǎng)站訪問(wèn)速度緩慢，甚至無(wú)法訪問(wèn)。應(yīng)對(duì)此種情況，許多網(wǎng)站采取了一些措施來(lái)攔截網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的爬取。本文在分析網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)“反爬”網(wǎng)站提出了一些有效的爬取策略。

1網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)概述

網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)是抓取網(wǎng)頁(yè)信息的一種程序，它可用來(lái)檢查一系列站點(diǎn)的有效性，當(dāng)按照需求抓取并保存數(shù)據(jù)時(shí)，是搜索引擎的重要組成部分。它還可以定向采集某些網(wǎng)站下的特定信息，比如招聘、二手買(mǎi)賣(mài)等信息。

網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)頁(yè)許多都由超鏈接連接，故形成了一張網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)因此也叫做網(wǎng)絡(luò)蜘蛛，順著網(wǎng)爬，每到一個(gè)網(wǎng)頁(yè)就抓取信息并抽取新的超鏈接，用于進(jìn)一步爬行的線索。網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)爬行的起點(diǎn)叫做種子，可以自己設(shè)定也可以從某些系列網(wǎng)站獲取。

1.1網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的組成

網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)主要由控制器、解析器和資源庫(kù)三部分組成?？刂破魇蔷W(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的控制中心，它負(fù)責(zé)分配線程并調(diào)用爬蟲(chóng)為其分配爬取任務(wù)；解析器是網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的核心，它的主要工作是下載網(wǎng)頁(yè)并對(duì)網(wǎng)頁(yè)中的信息進(jìn)行處理，例如刪除一些JS腳本、HTML標(biāo)簽和空格字符等，抽取特殊HTML標(biāo)簽的功能，分析數(shù)據(jù)功能；資源庫(kù)是用于保存下載的網(wǎng)頁(yè)資源，并提供生成索引的目標(biāo)源。一般采用中大型的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，如Oracle、Sql Server等。

1.2網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的工作原理

網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的基本工作流程如下：

1）選取初始種子URL集合；

2）將URL集合放入待抓取URL隊(duì)列；

3）從待抓取URL隊(duì)列中取出待抓取URL，解析DNS，得到主機(jī)IP，將URL對(duì)應(yīng)網(wǎng)頁(yè)下載并存儲(chǔ)至網(wǎng)頁(yè)資源庫(kù)。結(jié)束后將這些URL放入已抓取URL隊(duì)列。

4）從已抓取URL隊(duì)列中的URL分析出新的滿足需求的URL，放入待抓取URL隊(duì)列。

5）循環(huán)第3步，直至滿足停止條件。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)框架如圖1所示。

1.3網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的搜索策略

網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)在運(yùn)行過(guò)程中，待抓取URL隊(duì)列是很重要的一部分。待抓取URL隊(duì)列中的URL如何排序也是一個(gè)值得研究的問(wèn)題，因?yàn)檫@涉及先抓取那個(gè)頁(yè)面，后抓取哪個(gè)頁(yè)面。而排列URL順序的方法，叫做抓取策略。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)策略有：

1）廣度優(yōu)先搜索策略。在抓取過(guò)程中，由根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，完成當(dāng)前層次的搜索后才跳到下一層次的搜索。該策略實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，其基本思想是認(rèn)為與初始URL在一定鏈接距離內(nèi)的網(wǎng)頁(yè)具有主題相關(guān)性的概率很大。

2）深度優(yōu)先搜索策略。這種策略的主要思想是網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)從起始頁(yè)開(kāi)始，一個(gè)鏈接一個(gè)鏈接跟蹤下去，處理完這條線路之后再轉(zhuǎn)入下一個(gè)起始頁(yè)，繼續(xù)跟蹤鏈接。

3）最佳優(yōu)先搜索策略。該策略通過(guò)計(jì)算 URL 描述文本與目標(biāo)網(wǎng)頁(yè)的相似度，或者與主題的相關(guān)性，根據(jù)所設(shè)定的閾值選出有效 URL 進(jìn)行抓取。

4）反向鏈接數(shù)策略，反向鏈接數(shù)是指一個(gè)網(wǎng)頁(yè)被其他網(wǎng)頁(yè)鏈接指向的數(shù)量。反向鏈接數(shù)表示的是一個(gè)網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容受到其他人的推薦的程度。因此，很多時(shí)候搜索引擎的抓取系統(tǒng)會(huì)使用這個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)網(wǎng)頁(yè)的重要程度，從而決定不同網(wǎng)頁(yè)的抓取先后順序。

2如何應(yīng)對(duì)站點(diǎn)反爬蟲(chóng)機(jī)制

網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)會(huì)對(duì)目標(biāo)站點(diǎn)發(fā)送大量請(qǐng)求，而這樣的爬蟲(chóng)機(jī)制會(huì)消耗不少網(wǎng)站資源，這對(duì)于中小型網(wǎng)站的負(fù)載是 巨大的，甚至因此而崩潰，故不少網(wǎng)站都采取了反爬蟲(chóng)的機(jī)制。例如：通過(guò)識(shí)別爬蟲(chóng)的User-Agent信息來(lái)拒絕爬蟲(chóng)，通過(guò)Filter過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)，通過(guò)網(wǎng)站流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)和日志分析來(lái)識(shí)別爬蟲(chóng)，利用網(wǎng)站的實(shí)時(shí)反爬蟲(chóng)防火墻實(shí)現(xiàn)策略。為了不被站點(diǎn)判斷為爬蟲(chóng)而被拒絕訪問(wèn)請(qǐng)求，此處提供兩種方法來(lái)維持爬蟲(chóng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1降低訪問(wèn)請(qǐng)求頻率

降低訪問(wèn)請(qǐng)求頻率，在一定程度上是，模仿真人瀏覽頁(yè)面的動(dòng)作，故而不會(huì)輕易被網(wǎng)站所封殺，拒絕訪問(wèn)。實(shí)現(xiàn)的方法為在訪問(wèn)URL的程序中，將訪問(wèn)請(qǐng)求的線程休眠一段時(shí)間。

具體代碼如下：

try { Thread.currentThread（）.sleep（4000）；

} catch （InterruptedException e） {

e.printStackTrace（）；

}

Sleep的休眠時(shí)間按照需求而定，以毫秒（ms）為單位。這種策略的優(yōu)點(diǎn)是減少了目標(biāo)站點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)的負(fù)載，而缺點(diǎn)則為爬蟲(chóng)爬取效率的降低。

2.2設(shè)置代理服務(wù)器

設(shè)置代理服務(wù)器，較之前一種方法來(lái)說(shuō)則以爬蟲(chóng)的效率為首要要求，實(shí)質(zhì)就是某些網(wǎng)站的反爬蟲(chóng)機(jī)制會(huì)封殺爬蟲(chóng)請(qǐng)求頻率過(guò)高的主機(jī)的IP，為了解決這一問(wèn)題，使用代理服務(wù)器，更換IP以及端口，解除站點(diǎn)對(duì)訪問(wèn)頻率高的主機(jī)訪問(wèn)的限制。

有兩種調(diào)用的方法，具體代碼如下：

方法一：

Jsoup.connect（"http：//pv.sohu.com/cityjson"）.proxy（Proxy.Type.HTTP， "61.158.237.35"， 3128）.get（）；

方法二：

System.setProperty（"proxySet"， "true"）； System.setProperty（"http.proxyHost"， "61.158.237.35"）； System.setProperty（"http.proxyPort"， "3128"）；

Document a = Jsoup.connect（"http：//pv.sohu.com/cityjson"）.get（）；

System.out.println（a）；

其中的代理IP與端口為 61.158.237.35：3128。

代理前后的效果如圖2，3所示。

優(yōu)點(diǎn)：保證爬蟲(chóng)執(zhí)行不被站點(diǎn)封殺。只要有足夠IP代理可滿足爬取條件。

缺點(diǎn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)消耗資源過(guò)多，給站點(diǎn)帶來(lái)較大的負(fù)載。延遲加大，失敗率提高。

2.3偽裝用戶(hù)代理

用戶(hù)代理User-agent是HTTP協(xié)議中的一個(gè)字段，作用是描述發(fā)出HTTP請(qǐng)求終端的一些信息。通俗來(lái)說(shuō)，就是判斷訪問(wèn)網(wǎng)站對(duì)象的類(lèi)別，每個(gè)瀏覽器和正規(guī)的爬蟲(chóng)都有固定的user-agent，因此只要將這個(gè)字段改成知名的user-agent就可以成功偽裝了。對(duì)于偽裝瀏覽器user-agent或知名爬蟲(chóng)user-agent，更推薦偽裝瀏覽器，因?yàn)闉g覽器使用者可以是任何人，沒(méi)有固定的IP，而知名爬蟲(chóng)user-agent一般都有固定IP。下面給出若干個(gè)瀏覽器的user-agent，每次發(fā)送請(qǐng)求時(shí)可隨機(jī)選取一個(gè)。

Mozilla/4.0（ compatible ；MSIE 8.0；Windows NT 6.0）

Mozilla/4.0（ compatible ；MSIE 7.0；Windows NT 5.2）

Mozilla/4.0（ compatible ；MSIE 6.0；Windows NT 5.1）

設(shè)置代碼如下：

HttpGet getMethod = new HttpGet（“URl”）；

getMethod.setHeader（“User-Agent”，”user agent內(nèi)容”）；

2.4 自動(dòng)登錄

有些網(wǎng)站一檢測(cè)到某IP的訪問(wèn)量異常，就會(huì)馬上提出要登錄的要求。針對(duì)這種“反爬”策略，在登錄前需要做一些準(zhǔn)備，查清楚POST登錄請(qǐng)求時(shí)要附帶的參數(shù)，建議先用badboy錄制登錄過(guò)程，然后將這一過(guò)程導(dǎo)出為jmeter文件，最后用jmeter查看登錄所需的參數(shù)。

3結(jié)束語(yǔ)

總之，為了防止爬蟲(chóng)被封，原則就是偽裝成正常的用戶(hù)，只要按照這個(gè)原則總有方法可循。不過(guò)若是能熟知一些反爬蟲(chóng)的原理，然后有針對(duì)地進(jìn)行拆招應(yīng)該還是十分有效的。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)應(yīng)用于抓取靜態(tài)Web網(wǎng)頁(yè)的信息，而AJAX/Web2.0的流行使得如何抓取動(dòng)態(tài)頁(yè)面信息成為目前網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的瓶頸。另外，網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的效率與網(wǎng)站穩(wěn)定安全還未能完全達(dá)到兩者兼得的狀態(tài)。對(duì)于搜索引擎，它抓取的消耗較大，因此爬蟲(chóng)的效率、特性和抓取的質(zhì)量就顯得更為重要。在未來(lái)的大數(shù)據(jù)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)地位更為重要，和人工智能技術(shù)相結(jié)合將是熱門(mén)的課題。

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