20145302張薇 20145308劉昊陽 《資訊保安系統設計基礎》實驗五 網路通訊

20145302張薇發表於2016-12-04

20145302張薇 20145308劉昊陽 《資訊保安系統設計基礎》實驗五：網路通訊 實驗報告

北京電子科技學院（BESTI）

實 驗 報 告

課程： 資訊保安系統設計基礎 班級：1453

學號姓名：（按貢獻大小排名）20145302張薇 20145308劉昊陽

成績： 指導教師：婁嘉鵬老師 實驗日期：2016.12.1

實驗密級：無 預習程度：已預習 實驗時間：10：10—12：30

儀器組次： 必修/選修：必修 實驗序號：5

實驗名稱： 網路通訊

實驗目的與要求
1、掌握在ARM開發板實現一個簡單的WEB伺服器的過程。
2、學習在ARM開發板上的SOCKET網路程式設計。
3、學習Linux下的signal（）函式的使用。

實驗儀器

名稱 型號 數量
arm UP-TECH 1
PC機 XP 1

實驗內容與步驟

1.閱讀理解原始碼

  • 進入07_httpd所在的目錄，使用vi編輯器理解原始碼。
  • httpd.c程式碼分析

 / * httpd.c:  A very simple http server 
 * Copyfight (C) 2003  Zou jian guo <ah_zou@163.com> 
 * Copyright (C) 2000 Lineo, Inc.  (www.lineo.com) 
 * Copyright (c) 1997-1999 D. Jeff Dionne <jeff@lineo.ca> 
 * Copyright (c) 1998  Kenneth Albanowski <kjahds@kjahds.com> 
 * Copyright (c) 1999  Nick Brok <nick@nbrok.iaehv.nl> 
 * 
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify 
 * it under the terms of the GNU General Public License as published by 
 * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or 
 * (at your option) any later version. 
 * 
 */ 
 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <fcntl.h> 
#include <string.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <errno.h> 
#include <sys/stat.h> 
#include <dirent.h> 
#include <signal.h> 
#include <unistd.h> 
#include <ctype.h> 
#include "pthread.h" 
 
#define DEBUG 
 
int KEY_QUIT=0; 
int TIMEOUT=30; //設定鬧鐘秒數； 
 
#ifndef O_BINARY 
#define O_BINARY 0 
#endif 
 
char referrer[128]; 
int content_length; 
 
#define SERVER_PORT 80 
 
int PrintHeader(FILE *f, int content_type)   //傳送HTTP協議資料頭 
{ 
  alarm(TIMEOUT); 
  fprintf(f,"HTTP/1.0 200 OKn"); //伺服器迴應http協議資料頭的狀態行；傳送請求成功； 
  switch (content_type) 
  {  
   case 't': 
fprintf(f,"Content-type: text/plainn"); //傳送純文字檔案資訊； 
break; 
   case 'g': 
fprintf(f,"Content-type: image/gifn"); //傳送gif格式圖片資訊； 
break; 
   case 'j': 
fprintf(f,"Content-type: image/jpegn"); //傳送gpeg格式圖片資訊； 
break; 
   case 'h': 
fprintf(f,"Content-type: text/htmln"); //傳送html資訊； 
break; 
  } 
  fprintf(f,"Server: uClinux-httpd 0.2.2n"); //傳送伺服器版本資訊； 
  fprintf(f,"Expires: 0n"); //傳送檔案永不過期資訊； 
  fprintf(f,"n"); //列印換行符； 
  alarm(0); 
  return(0); 
} 
 
int DoJpeg(FILE *f, char *name)  //對jpeg格式的檔案進行處理； 
{ 
  char *buf; 
  FILE * infile; 
  int count; 
  
  if (!(infile = fopen(name, "r"))) { //通過檔名開啟一個檔案，只讀屬性； 
alarm(TIMEOUT); 
fprintf(stderr, "Unable to open JPEG file %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
  
  PrintHeader(f,'j');//傳送j型別的http協議資料頭資訊； 
 
  
  copy(infile,f); /* prints the page */  
  
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
  
  return 0; 
} 
 
int DoGif(FILE *f, char *name)  //對gif格式的檔案進行處理； 
{ 
  char *buf; 
  FILE * infile; 
  int count; 
 
  if (!(infile = fopen(name, "r"))) { //通過檔名開啟一個檔案，只讀屬性； 
alarm(TIMEOUT); 
fprintf(stderr, "Unable to open GIF file %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
   
  PrintHeader(f,'g'); //傳送g型別的http協議資料頭資訊 
 
  copy(infile,f); /* prints the page */   
 
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
   
  return 0; 
} 
 
int DoDir(FILE *f, char *name) //對目錄進行處理； 
{ 
  char *buf; 
  DIR * dir; 
  struct dirent * dirent; //dirent不僅僅指向目錄，還指向目錄中的具體檔案，dirent結構體儲存的關於檔案的資訊很少，所以dirent起著一個索引的作用 
 
  if ((dir = opendir(name))== 0) { //開啟一個目錄； 
fprintf(stderr, "Unable to open directory %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
return -1; 
  } 
   
  PrintHeader(f,'h'); //傳送h型別的http協議資料頭資訊 
   
  alarm(TIMEOUT); 
  fprintf(f, "<H1>Index of %s</H1>nn",name); 
  alarm(0); 
 
  if (name[strlen(name)-1] != '/') { //若名字的後面沒有/則預設加上 /； 
strcat(name, "/"); 
  } 
   
  while(dirent = readdir(dir)) { //讀取目錄； 
alarm(TIMEOUT); 
   
fprintf(f, "<p><a href="/%s%s">%s</p>n", name, dirent->d_name, dirent->d_name); 
alarm(0); //傳送目錄資訊； 
  } 
   
  closedir(dir); 
  return 0; 
} 
 
int DoHTML(FILE *f, char *name) 
{ 
  char *buf; 
  FILE *infile; //定義檔案流指標 
  int count;  
  char * dir = 0; 
 
  if (!(infile = fopen(name,"r"))) {   //通過檔名開啟一個檔案，只讀屬性； 
alarm(TIMEOUT);  
fprintf(stderr, "Unable to open HTML file %s, %dn", name, errno); //列印開啟檔案失敗資訊； 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
 
  PrintHeader(f,'h'); //傳送http協議資料包；f表示客戶連線的檔案流指標用於寫入http協議資料頭資訊； 
  copy(infile,f); /* prints the page */  //將開啟的檔案內容通過傳送回客戶端； 
 
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
 
  return 0; 
} 
 
int DoText(FILE *f, char *name) //純文字檔案的處理； 
{ 
  char *buf; 
  FILE *infile; //定義檔案流指標； 
  int count; 
 
  if (!(infile = fopen(name,"r"))) { //通過檔名開啟一個檔案，只讀屬性 
alarm(TIMEOUT); 
fprintf(stderr, "Unable to open text file %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
 
  PrintHeader(f,'t'); //傳送t型別的http協議資料頭資訊； 
  copy(infile,f); /* prints the page */   
 
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
 
  return 0; 
} 
 
int ParseReq(FILE *f, char *r) 
{ 
  char *bp; //定義指標bp； 
  struct stat stbuf;  
  char * arg; //引數指標； 
  char * c; 
  int e; 
  int raw; 
 
#ifdef DEBUG 
  printf("req is '%s'n", r); //列印請求命令；例如：GET /img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn 
#endif 
   
  while(*(++r) != ' ');  /*skip non-white space*/ //判斷buf中的內容是否為空跳過非空白； 
  while(isspace(*r))   //判斷r所在位置的字元是否為空格若為空格則r指向下一個字元； 
  r++; 
   
  while (*r == '/')  //判斷r所在位置的字元是否為/若為空格則r指向下一個字元； 
  r++; 
  bp = r; //將r所指向的內容賦值給bp bp指向/之後的內容；img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn 
   
  while(*r && (*(r) != ' ') && (*(r) != '?')) 
  r++;//當r不為空，並求 r不為?時r指向下一個字元 
   
#ifdef DEBUG 
  printf("bp='%s' %x, r='%s' n", bp, *bp,r); //列印 r和bp的值； 
#endif 
   
  if (*r == '?')   //判斷 r是否為 ？若為？則執行以下語句； 
  { 
  char * e; //定義指標變數； 
  *r = 0;  //將r所在位置處的字元設為; 的ASCII碼值是0 
  arg = r+1; //arg指向下一個引數； 
  if (e = strchr(arg,' '))  
{ 
  *e = '';  //如果arg為空則將arg所在位置置為複製給e; 
  } 
  } else  
{ // 如果當前r指向字元不為 '?', 將r指向字元置為 ''，  
  arg = 0;  
  *r = 0;   // r處設為; 
} 
   
  c = bp;//將bp賦值給c; 
 
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/ 
  if (c[0] == 0x20){ //判斷c中的字元內容是否為空格；若為空格 
c[0]='.'; //將.和放入c陣列中； 
c[1]='';  
} 
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/ 
if(c[0] == '') strcat(c,"."); //若 c中為則將.連結在c後； 
 
if (c && !stat(c, &stbuf))  //通過檔名c獲取檔案資訊，並儲存在stbuf中
//返回值:  執行成功則返回0，失敗返回-1，錯誤程式碼存於errno
 
  { 
if (S_ISDIR(stbuf.st_mode))//判斷結果是否為特定的值 
{  
char * end = c + strlen(c); //end指向c的末尾； 
strcat(c, "/index.html"); //將/index.html加到c後，後面追加; 
if (!stat(c, &stbuf)) //通過檔名c獲取檔案資訊，並儲存在stbuf中 ；成功返回0； 
{ 
DoHTML(f, c); //對html檔案進行處理； 
}  
else  
{ 
  *end = ''; //將end指向; 
DoDir(f,c); //若c中沒有"/index.html" 則跳到目錄處理目錄程式碼處去執行； 
} 
} 
else if (!strcmp(r - 4, ".gif")) //判斷r中的後四個字元，即判斷檔案型別； 
  DoGif(f,c);  //若是 gif格式的檔案則跳轉到DoGif對其進行處理； 
else if (!strcmp(r - 4, ".jpg") || !strcmp(r - 5, ".jpeg")) 
  DoJpeg(f,c); //若是 jpg或jpeg格式的檔案則跳轉到DoJpeg對其進行處理； 
else if (!strcmp(r - 4, ".htm") || !strcmp(r - 5, ".html")) 
DoHTML(f,c); //若是 htm格式的檔案則跳轉到DoHTML處對其進行處理； 
 else 
  DoText(f,c);//若是 純文字格式的檔案則跳轉到DoText對其進行處理 
}  
else{ 
  PrintHeader(f,'h'); //傳送h型別的http協議資料頭 
  alarm(TIMEOUT); 
  fprintf(f, "<html><head><title>404 File Not Found</title></head>n"); //列印出錯資訊 
fprintf(f, "<body>The requested URL was not found on this server</body></html>n"); 
  alarm(0); 
} 
  return 0; 
} 
 
void sigalrm(int signo) //定時器終止時傳送給程式的訊號； 
{ 
/* got an alarm, exit & recycle */ 
exit(0); 
} 
 
int HandleConnect(int fd) 
{ 
  FILE *f;//定義檔案流FILE結構體指標用來表示與客戶連線的檔案流指標； 
 
  char buf[160];  //定義緩衝區buf用來存放客戶端的請求命令； 
  char buf1[160]; //定義緩衝區buf用來存放客戶端的各欄位資訊； 
 
  f = fdopen(fd,"a+"); //以檔案描述符的形式開啟檔案；　a+ 以附加方式開啟可讀寫的檔案。若檔案不存在，則會建立該檔案，如果檔案存在，寫入的資料會被加到檔案尾後，即檔案原先的內容會被保留。  
  if (!f) {//若檔案開啟失敗則列印出錯資訊； 
fprintf(stderr, "httpd: Unable to open httpd input fd, error %dn", errno); 
alarm(TIMEOUT); //　鬧鐘函式成功則返回上一個鬧鐘時間的剩餘時間，否則返回0。 出錯返回-1  
close(fd);//關閉檔案描述符； 
alarm(0); //將鬧鐘時間清0； 
return 0; 
  } 
  setbuf(f, 0); //將關閉緩衝區； 
 
  alarm(TIMEOUT); //啟用鬧鐘； 
 
  if (!fgets(buf, 150, f)) {   //直接通過f讀取150個字元放入以buf為起始地址中，不成功時返回0則列印出錯資訊；否則fgets成功返回函式指標列印buf的內容； 
fprintf(stderr, "httpd: Error reading connection, error %dn", errno); 
fclose(f); //關閉檔案描述符； 
alarm(0);   
return 0; 
  } 
#ifdef DEBUG 
  printf("buf = '%s'n", buf); //列印客戶機發出的請求命令； 
#endif 
 
  alarm(0);  //將鬧鐘時間清0； 
 
  referrer[0] = '';//初始化referrer陣列； 
  content_length = -1;  //將資訊長度初始化為-1； 
 
 alarm(TIMEOUT);  //設定定時器； 
//read other line to parse Rrferrer and content_length infomation 
while (fgets(buf1, 150, f) && (strlen(buf1) > 2)) {  //直接通過f讀取150個字元放入以buf1為起始地址的空間中； 
  alarm(TIMEOUT); 
#ifdef DEBUG 
printf("Got buf1 '%s'n", buf1); //列印buf1中的資訊； 
#endif 
if (!strncasecmp(buf1, "Referer:", 8)) {  //將buf1中的前八個字元與字串Referer：若相等則將將指標指向buf1中的Referer：之後； 
  char * c = buf1+8; 
  while (isspace(*c)) //判斷c處是否為空格若為空格則c指向下一個字元； 
c++; 
strcpy(referrer, c); //將c所指的記憶體單元的內容複製到referrer陣列中； 
}  
else if (!strncasecmp(buf1, "Referrer:", 9)) { //將buf1中的前九個字元與字串Referrer：若相等則將將指標指向buf1中的Referrer：之後； 
  char * c = buf1+8; 
  char * c = buf1+9; 
  while (isspace(*c))  //判斷c處是否為空格若為空格則c指向下一個字元; 
c++; 
  strcpy(referrer, c); //將c所指的記憶體單元的內容複製到referrer陣列中； 
}  
else if (!strncasecmp(buf1, "Content-length:", 15)) { )) { //將buf1中的前15個字元與字串Content-length：若相等則將將指標指向buf1中的Content-length：之後； 
 
  content_length = atoi(buf1+15); //atoi型別轉換將buf1中的內容轉換為整型賦值給content_length； 
}  
  } 
  alarm(0); 
   
  if (ferror(f)) {  //錯誤資訊輸出； 
fprintf(stderr, "http: Error continuing reading connection, error %dn", errno); 
fclose(f); 
return 0; 
  } 
 
  ParseReq(f, buf); //解析客戶請求函式； 
 
  alarm(TIMEOUT); //開啟計時器； 
  fflush(f); //重新整理流； 
  fclose(f); //關閉檔案流； 
  alarm(0); 
  return 1; 
} 
 
 
 
void* key(void* data) 
{ 
int c; 
for(;;){ 
c=getchar(); //從鍵盤輸入一個字元 
if(c == 'q' || c == 'Q'){ 
KEY_QUIT=1; 
exit(10); //若輸入q則退出程式； 
break; 
} 
} 
 
} 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
  int fd, s;   //定義套接字檔案描述符作為客戶機和伺服器之間的通道； 
  int len;  
  volatile int true = 1;  //定義volatile型別的變數用來作為指向緩衝區的指標變數； 
  struct sockaddr_in ec; 
  struct sockaddr_in server_sockaddr; //定義結構體變數； 
   
  pthread_t th_key;//定義執行緒號； 
  void * retval;   //用來儲存被等待執行緒的返回值。  
 
 
  signal(SIGCHLD, SIG_IGN); //忽略訊號量； 
  signal(SIGPIPE, SIG_IGN); 
  signal(SIGALRM, sigalrm);  //設定時鐘訊號的對應動作； 
 
  chroot(HTTPD_DOCUMENT_ROOT);  //改變根目錄；在makefile檔案中指定； 
  printf("starting httpd...n"); //列印啟用伺服器程式資訊； 
  printf("press q to quit.n"); 
//  chdir("/"); 
 
  if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-i")) {// 若argv【1】等於-i strcmp返回0 並且 argc大於1  執行if下的語句快即關閉檔案描述符； 
/* I'm running from inetd, handle the request on stdin */ 
fclose(stderr); 
HandleConnect(0); //向HandleConnect函式傳入0檔案描述符即標準輸入； 
exit(0);  
  } 
 
  if((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1) {  //若獲取套接字出錯則將錯誤資訊輸出到標準裝置； 
perror("Unable to obtain network"); 
exit(1); 
  } 
   
  if((setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&true,  //此函式用於設定套介面，若成功返回0，否則返回錯誤 
 sizeof(true))) == -1) { 
perror("setsockopt failed");   //輸出錯誤資訊； 
exit(1); 
  } 
 
  server_sockaddr.sin_family = AF_INET; //設定ip地址型別； 
  server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //設定網路埠； 
  server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示本地任意ip; 
   
  if(bind(s, (struct sockaddr *)&server_sockaddr,  //將所監聽的埠號與伺服器的地址、埠繫結；
 
 sizeof(server_sockaddr)) == -1)  {  
perror("Unable to bind socket");//若繫結失敗則列印出錯資訊； 
exit(1); 
  } 
 
  if(listen(s, 8*3) == -1) { //listen()宣告伺服器處於監聽狀態，並且最多允許有24個客戶端處於連線待狀態； 
perror("Unable to listen"); 
exit(4); 
  } 
 
   
   pthread_create(&th_key, NULL, key, 0);   //建立執行緒； 
  /* Wait until producer and consumer finish. */ 
  printf("wait for connection.n"); //列印伺服器等待連結資訊； 
  while (1) {   
   
len = sizeof(ec);//ec結構體變數的長度； 
if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) { //接受客戶機的請求，與客戶機建立連結； 
  exit(5); 
  close(s); 
} 
HandleConnect(fd); //處理連結函式呼叫fd 為客戶連線檔案描述符；； 
 
  } 
  pthread_join(th_key, &retval); //以阻塞的方式等待thread指定的執行緒結束。當函式返回時，被等待執行緒的資源被收回。如果程式已經結束，那麼該函式會立即返回。成功返回0；該語句不會執行到；
　　 
}

2.配置實驗環境

  • 將 arm 開發板電源線接好，保持開發板開關處於閉合狀態。再分別將串列埠線，並口線和網線與 pc 機連線好。
  • 建立並開啟超級終端
  • 修改 xp 系統與 redhat 虛擬機器的 ip， 使得它們均與 arm 機的 ip 在同一網段。
  • 使用./install命令在虛擬機器下安裝 arm 編譯器。
  • 配置環境變數：在虛擬機器中使用 vi 修改/root/.bash_profile 檔案中的 PATH 變數為PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv4l/bin/， 存檔後執行：source /root/.bash_profile，則以後armv4l-unknown-linux-gcc 會自動搜尋到，可以在終端上輸入。

3.編譯應用程式

  • 使用Makefile,對資料夾下的copy.c和httpd.c進行編譯，出現copy和httpd的可執行檔案。

20145302張薇 20145308劉昊陽 《資訊保安系統設計基礎》實驗五 網路通訊

4.下載除錯
使用NFS服務方式將HPPTD下載到開發板上，並拷貝測試用的網頁進行除錯
20145302張薇 20145308劉昊陽 《資訊保安系統設計基礎》實驗五 網路通訊

5.本機測試
在桌上型電腦的瀏覽器中輸入http://192.168.0.121,觀察在客戶機的瀏覽器中的連結請求結果和在開發板伺服器上的列印資訊。
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實驗中遇到的問題

問題

  • 我們在使用Makefile編譯時沒有編譯成功

解決

  • 根據實驗4的經驗，我們認為是Makefile的內容缺少了必要的部分，經過詢問我們發現果真如此，將Makefile修改如下：

20145302張薇 20145308劉昊陽 《資訊保安系統設計基礎》實驗五 網路通訊

感悟思考

  • 顯而易見，1、2、4、5實驗都是相通的，思想和配置環境都是一樣的。
  • 通過這五次實驗，讓我們對linux系統的操作有了更進一步的理解，還要繼續努力理解每一步驟的含義是重點。

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