Python实现校园网GiWiFi自动认证与断网重连

1. 项目背景与需求解析

校园网认证是每个大学生都绕不开的日常操作。在山东科技大学，GiWiFi作为主流无线网络认证系统，学生们每天都需要反复进行登录操作。特别是在实验室、图书馆等需要频繁切换设备的场景，手动输入账号密码的过程显得尤为繁琐。

我注意到身边同学普遍存在三个痛点：首先是每次断网重连都要重新认证，其次是多人共用账号时需要反复登录不同设备，最后是夜间断网后无法自动重连影响文件传输等后台任务。这些看似小的不便，在四年大学生活中累积起来会浪费大量时间。

基于Python的自动化脚本恰好能完美解决这些问题。通过模拟浏览器登录行为，我们可以实现断网自动重连、多设备同时在线、定时保活等功能。这个项目不仅具有实用价值，更能帮助初学者理解网络协议和自动化编程的核心思想。

2. 技术方案设计

2.1 登录流程逆向分析

GiWiFi的认证流程典型分为四个阶段：探测网络连通性、获取认证页面、提交凭证信息、验证登录状态。通过Chrome开发者工具抓包，可以发现几个关键接口：

1. 连通性检测接口：访问任意HTTP网站会被302重定向到http://172.16.1.1:8080
2. 认证页面接口：/portal/api/v1/get_agent返回认证页面所需参数
3. 登录提交接口：/portal/api/v1/login接收加密后的账号密码
4. 心跳保持接口：/portal/api/v1/heartbeat每5分钟需要请求一次

特别需要注意的是，密码字段使用了RSA加密，公钥通过/portal/api/v1/get_public_key接口动态获取。这要求脚本必须具备实时获取和解析公钥的能力。

2.2 核心模块设计

脚本采用分层架构设计，主要包含以下模块：

python复制class GiWiFiAutoLogin:
    def __init__(self, username, password):
        self.session = requests.Session()
        self.auth_url = "http://172.16.1.1:8080"
        self.credentials = {
            'username': username,
            'password': password 
        }
    
    def check_network(self):
        # 检测网络连通性
        pass
    
    def get_public_key(self):
        # 获取RSA公钥
        pass
    
    def encrypt_password(self):
        # RSA加密密码
        pass
    
    def submit_login(self):
        # 提交登录请求
        pass
    
    def keep_alive(self):
        # 维持心跳连接
        pass

3. 关键实现细节

3.1 RSA加密处理

GiWiFi采用的动态RSA公钥机制是最大技术难点。通过分析网页JavaScript代码，发现其使用JSEncrypt库进行加密。我们需要用Python实现相同逻辑：

python复制from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5
import base64

def rsa_encrypt(public_key, message):
    key = RSA.importKey(public_key)
    cipher = PKCS1_v1_5.new(key)
    ciphertext = cipher.encrypt(message.encode())
    return base64.b64encode(ciphertext).decode()

实际测试发现，直接从接口获取的公钥需要添加头尾标记才能被正确解析：

python复制def format_public_key(raw_key):
    return f"-----BEGIN PUBLIC KEY-----\n{raw_key}\n-----END PUBLIC KEY-----"

3.2 会话保持机制

登录成功后，服务器会返回一个sessionid作为身份凭证。我们需要处理以下细节：

1. Cookie自动管理：使用requests.Session()自动处理cookie
2. 心跳间隔控制：每300秒发送一次心跳请求
3. 异常重试机制：当心跳失败时自动重新登录

python复制def keep_alive(self):
    while True:
        try:
            resp = self.session.get(f"{self.auth_url}/portal/api/v1/heartbeat")
            if resp.json().get('result') != 1:
                self.submit_login()
        except Exception as e:
            print(f"心跳异常: {str(e)}")
        time.sleep(300)

4. 完整实现代码

以下是整合后的完整脚本：

python复制import requests
import time
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5
import base64

class GiWiFiAutoLogin:
    def __init__(self, username, password):
        self.session = requests.Session()
        self.session.headers.update({
            'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64)'
        })
        self.auth_url = "http://172.16.1.1:8080"
        self.credentials = {
            'username': username,
            'password': password
        }
    
    def check_network(self):
        try:
            resp = requests.get("http://connect.rom.miui.com", timeout=5)
            return False if resp.status_code == 302 else True
        except:
            return False
    
    def get_public_key(self):
        url = f"{self.auth_url}/portal/api/v1/get_public_key"
        resp = self.session.get(url)
        return self.format_public_key(resp.json().get('data'))
    
    @staticmethod
    def format_public_key(raw_key):
        return f"-----BEGIN PUBLIC KEY-----\n{raw_key}\n-----END PUBLIC KEY-----"
    
    def rsa_encrypt(self, public_key, message):
        key = RSA.importKey(public_key)
        cipher = PKCS1_v1_5.new(key)
        ciphertext = cipher.encrypt(message.encode())
        return base64.b64encode(ciphertext).decode()
    
    def submit_login(self):
        public_key = self.get_public_key()
        encrypted_pwd = self.rsa_encrypt(public_key, self.credentials['password'])
        
        payload = {
            'username': self.credentials['username'],
            'password': encrypted_pwd,
            'ifautologin': '1',
            'pagesign': 'secondauth',
            'usripadd': ''
        }
        
        login_url = f"{self.auth_url}/portal/api/v1/login"
        resp = self.session.post(login_url, data=payload)
        return resp.json().get('result') == 1
    
    def keep_alive(self, interval=300):
        while True:
            try:
                if not self.check_network():
                    self.submit_login()
                
                resp = self.session.get(f"{self.auth_url}/portal/api/v1/heartbeat")
                if resp.json().get('result') != 1:
                    self.submit_login()
            except Exception as e:
                print(f"[Error] {time.ctime()}: {str(e)}")
            time.sleep(interval)

if __name__ == "__main__":
    login = GiWiFiAutoLogin("你的学号", "你的密码")
    if login.submit_login():
        print("登录成功，开始保持连接...")
        login.keep_alive()
    else:
        print("登录失败，请检查账号密码")

5. 部署与使用指南

5.1 环境准备

需要安装以下Python库：

bash复制pip install requests pycryptodome

5.2 运行方式

1. 将脚本保存为giwifi_auto_login.py
2. 修改文件末尾的学号和密码
3. 直接运行python giwifi_auto_login.py
4. 建议使用nohup或tmux保持后台运行：

bash复制nohup python giwifi_auto_login.py > login.log 2>&1 &

5.3 开机自启动

对于Windows用户：

1. 创建批处理文件start_giwifi.bat

bat复制@echo off
python D:\path\to\giwifi_auto_login.py

2. 将快捷方式放入启动文件夹shell:startup

对于Linux用户：

1. 创建systemd服务文件/etc/systemd/system/giwifi.service

ini复制[Unit]
Description=GiWiFi Auto Login
After=network.target

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /path/to/giwifi_auto_login.py
Restart=always
User=root

[Install]
WantedBy=multi-user.target

2. 启用服务：

bash复制systemctl enable giwifi
systemctl start giwifi

6. 常见问题排查

6.1 登录返回错误码

6.2 其他异常情况

1. 连接超时：检查是否已连接到GiWiFi无线网络
2. 加密失败：确认pycryptodome库已正确安装
3. 心跳中断：可能是服务器主动断开，脚本会自动重连
4. 多设备冲突：GiWiFi允许3个设备同时在线，超出会导致踢线

7. 安全注意事项

1. 账号密码建议使用配置文件存储，不要硬编码在脚本中
2. 脚本所在目录权限应设置为仅当前用户可读
3. 公共电脑上使用后记得删除包含密码的文件
4. 不建议修改心跳间隔小于5分钟，可能触发风控
5. 定期检查脚本是否正常运行，避免欠费导致服务中断

这个项目让我深刻体会到校园网认证背后的技术细节，特别是RSA加密在Web安全中的应用。通过抓包分析，还发现了几个有趣的API接口，比如可以查询在线设备和流量使用情况，有兴趣的同学可以继续扩展这些功能。