20145227&20145201 《信息安全系統設計基礎》實驗五

北京電子科技學院（BESTI）
實 驗 報 告

課程：信息安全系統設計基礎 班級：1452

姓名：（按貢獻大小排名）鄢曼君 李子璇

學號：（按貢獻大小排名）20145227 20145201

成績： 指導教師：婁嘉鵬 實驗日期：2016.11.3

實驗密級：無 預習程度：已預習 實驗時間：10:00-12:30

儀器組次： 必修/選修：必修 實驗序號：05

實驗名稱：簡單嵌入式WEB服務器實驗

實驗目的與要求：

一、掌握在ARM開發板實現一個簡單的WEB服務器的過程。

二、看懂代碼，在宿主機和實驗箱中實現。

實驗儀器：

名稱	型號	數量
arm	UP-TECH	1
pc	Windows XP	1
虛擬機	redhat	1

實驗原理

一、在Linux PC上，利用arm-linux-gcc編譯器，可編譯出針對Linux ARM平臺的可執行代碼。

二、瞭解多線程程序設計的基本原理。

三、學習pthread庫函數的使用。

實驗內容與步驟

一、開發環境的配置同實驗一。

二、將實驗代碼拷貝到共享文件夾中。

三、編譯應用程序
進入07_httpd文件夾，運行 make 產生可執行文件httpd，而後分別輸入armv4l-unknown-linux-gcc -o ../bin/httpd httpd.o copy.o -lpthread
armv4l-unknown-linux-gcc -o httpd httpd.o copy.o -lpthread 再次查看文件夾時就能夠發現已經生成httpd可執行文件。

四、下載調試

使用 NFS 服務方式將HTTPD 下載到超級終端上，並拷貝測試用的網頁進行調試，運行完以後是等待鏈接的界面，

五、本機測試
在臺式機的瀏覽器中輸入 http：//192.168.0.121，觀察在客戶機的瀏覽器中的鏈接請求結果和在開發板上的服務器的打印信息。

• 客戶機的瀏覽器中的鏈接請求結果

• 在開發板上的服務器的打印信息。

實驗代碼分析：

/ * 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;
 
#ifndef O_BINARY 
#define O_BINARY 0 
#endif 
 
char referrer[128]; 
int content_length; 
 
#define SERVER_PORT 80 
 
/*發送HTTP協議數據頭，服務器迴應http協議數據頭，發送純文本文件信息、gif格式圖片、gpeg格式圖片信息、html信息、服務器版本信息、文件永不過時信息。*/
int PrintHeader(FILE *f, int content_type) 
{ 
  alarm(TIMEOUT); 
  fprintf(f,"HTTP/1.0 200 OKn");
  switch (content_type) 
  {  
   case 't': 
fprintf(f,"Content-type: text/plainn");
break; 
   case 'g': 
fprintf(f,"Content-type: image/gifn"); 
break; 
   case 'j': 
fprintf(f,"Content-type: image/jpegn");
break; 
   case 'h': 
fprintf(f,"Content-type: text/htmln");
break; 
  } 
  fprintf(f,"Server: uClinux-httpd 0.2.2n");
  fprintf(f,"Expires: 0n");
  fprintf(f,"n");
  alarm(0); 
  return(0); 
} 
//對jpeg格式的文件進行處理；

int DoJpeg(FILE *f, char *name)
{ 
  char *buf; 
  FILE * infile; 
  int count; 
  
  if (!(infile = fopen(name, "r"))) {
fprintf(stderr, "Unable to open JPEG file %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
  
  PrintHeader(f,'j');
 
  
  copy(infile,f); /* prints the page */  
  
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
  
  return 0; 
} 
//處理gif格式文件；
int DoGif(FILE *f, char *name)  
{ 
  char *buf; 
  FILE * infile; 
  int count; 
 
  if (!(infile = fopen(name, "r"))) { 
alarm(TIMEOUT); 
fprintf(stderr, "Unable to open GIF file %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
   
  PrintHeader(f,'g');
 
  copy(infile,f); /* prints the page */   
 
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
   
  return 0; 
} 
//處理目錄； 
int DoDir(FILE *f, char *name)
{ 
  char *buf; 
  DIR * dir; 
  struct dirent * dirent; //此處dirent不只僅指向目錄，還指向目錄中的具體文件，dirent結構體存儲的關於文件的信息不多，因此dirent起着一個索引的做用 
 
  if ((dir = opendir(name))== 0) { 
fprintf(stderr, "Unable to open directory %s, %dn", name, errno); 
fflush(f); 
return -1; 
  } 
   
  PrintHeader(f,'h');
   
  alarm(TIMEOUT); 
  fprintf(f, "<H1>Index of %s</H1>nn",name); 
  alarm(0); 
 
  if (name[strlen(name)-1] != '/') { 
strcat(name, "/"); 
  } 
   
  while(dirent = readdir(dir)) { 
alarm(TIMEOUT); 
   
fprintf(f, "<p><a href="/%s%s">%s</p>n", name, dirent->d_name, dirent->d_name); 
alarm(0); //發送目錄信息； 
  } 
   
  closedir(dir); 
  return 0; 
} 
 
int DoHTML(FILE *f, char *name) 
{ 
  char *buf; 
  FILE *infile; //定義文件流指針 
  int count;  
  char * dir = 0; 
 
  if (!(infile = fopen(name,"r"))) {   //經過文件名打開一個文件，只讀屬性； 
alarm(TIMEOUT);  
fprintf(stderr, "Unable to open HTML file %s, %dn", name, errno); //打印打開文件失敗信息； 
fflush(f); 
alarm(0); 
return -1; 
  } 
 
  PrintHeader(f,'h'); //發送http協議數據報；f表示客戶鏈接的文件流指針用於寫入http協議數據頭信息； 
  copy(infile,f); /* prints the page */  //將打開的文件內容經過發送回客戶端； 
 
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
 
  return 0; 
} 
 
int DoText(FILE *f, char *name) //純文本文件的處理； 
{ 
  char *buf; 
  FILE *infile; //定義文件流指針； 
  int count; 
 
  if (!(infile = fopen(name,"r"))) { //經過文件名打開一個文件，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'); //發送t類型的http協議數據頭信息； 
  copy(infile,f); /* prints the page */   
 
  alarm(TIMEOUT); 
  fclose(infile); 
  alarm(0); 
 
  return 0; 
} 
 
int ParseReq(FILE *f, char *r) 
{ 
  char *bp; //定義指針bp； 
  struct stat stbuf;  
  char * arg; //參數指針； 
  char * c; 
  int e; 
  int raw; 
 
#ifdef DEBUG 
  printf("req is '%s'n", r); //打印請求命令；例如：GET /img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn 
#endif 
   
  while(*(++r) != ' ');  /*skip non-white space*/ //判斷buf中的內容是否爲空跳過非空白； 
  while(isspace(*r))   //判斷r所在位置的字符是否爲空格若爲空格則r指向下一個字符； 
  r++; 
   
  while (*r == '/')  //判斷r所在位置的字符是否爲/若爲空格則r指向下一個字符； 
  r++; 
  bp = r; //將r所指向的內容賦值給bp bp指向/以後的內容；img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn 
   
  while(*r && (*(r) != ' ') && (*(r) != '?')) 
  r++;//當r不爲空，並求 r不爲?時r指向下一個字符 
   
#ifdef DEBUG 
  printf("bp='%s' %x, r='%s' n", bp, *bp,r); //打印 r和bp的值； 
#endif 
   
  if (*r == '?')   //判斷 r是否爲 ？若爲？則執行如下語句； 
  { 
  char * e; //定義指針變量； 
  *r = 0;  //將r所在位置處的字符設爲; 的ASCII碼值是0 
  arg = r+1; //arg指向下一個參數； 
  if (e = strchr(arg,' '))  
{ 
  *e = '';  //若是arg爲空則將arg所在位置置爲複製給e; 
  } 
  } else  
{ // 若是當前r指向字符不爲 '?', 將r指向字符置爲 ''，  
  arg = 0;  
  *r = 0;   // r處設爲; 
} 
   
  c = bp;//將bp賦值給c; 
 
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/ 
  if (c[0] == 0x20){ //判斷c中的字符內容是否爲空格；若爲空格 
c[0]='.'; //將.和放入c數組中； 
c[1]='';  
} 
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/ 
if(c[0] == '') strcat(c,"."); //若 c中爲則將.連接在c後； 
 
if (c && !stat(c, &stbuf))  //經過文件名c獲取文件信息，並保存在stbuf中
//返回值:  執行成功則返回0，失敗返回-1，錯誤代碼存於errno
 
  { 
if (S_ISDIR(stbuf.st_mode))//判斷結果是否爲特定的值 
{  
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)) //經過文件名c獲取文件信息，並保存在stbuf中 ；成功返回0； 
{ 
DoHTML(f, c); //對html文件進行處理； 
}  
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代碼處去執行； 
} 
} 
else if (!strcmp(r - 4, ".gif")) //判斷r中的後四個字符，即判斷文件類型； 
  DoGif(f,c);  //如果 gif格式的文件則跳轉到DoGif對其進行處理； 
else if (!strcmp(r - 4, ".jpg") || !strcmp(r - 5, ".jpeg")) 
  DoJpeg(f,c); //如果 jpg或jpeg格式的文件則跳轉到DoJpeg對其進行處理； 
else if (!strcmp(r - 4, ".htm") || !strcmp(r - 5, ".html")) 
DoHTML(f,c); //如果 htm格式的文件則跳轉到DoHTML處對其進行處理； 
 else 
  DoText(f,c);//如果 純文本格式的文件則跳轉到DoText對其進行處理 
}  
else{ 
  PrintHeader(f,'h'); //發送h類型的http協議數據頭 
  alarm(TIMEOUT); 
  fprintf(f, "<html><head><title>404 File Not Found</title></head>n"); //打印出錯信息 
fprintf(f, "<body>The requested URL was not found on this server</body></html>n"); 
  alarm(0); 
} 
  return 0; 
} 
 
void sigalrm(int signo) //定時器終止時發送給進程的信號； 
{ 
/* got an alarm, exit & recycle */ 
exit(0); 
} 
 
int HandleConnect(int fd) 
{ 
  FILE *f;//定義文件流FILE結構體指針用來表示與客戶鏈接的文件流指針； 
 
  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字段信息； 
 
  f = fdopen(fd,"a+"); //以文件描述符的形式打開文件；　a+ 以附加方式打開可讀寫的文件。若文件不存在，則會創建該文件，若是文件存在，寫入的數據會被加到文件尾後，即文件原先的內容會被保留。  
  if (!f) {//若文件打開失敗則打印出錯信息； 
fprintf(stderr, "httpd: Unable to open httpd input fd, error %dn", errno); 
alarm(TIMEOUT); //　鬧鐘函數成功則返回上一個鬧鐘時間的剩餘時間，不然返回0。 出錯返回-1  
close(fd);//關閉文件描述符； 
alarm(0); //將鬧鐘時間清0； 
return 0; 
  } 
  setbuf(f, 0); //將關閉緩衝區； 
 
  alarm(TIMEOUT); //啓用鬧鐘； 
 
  if (!fgets(buf, 150, f)) {   //直接經過f讀取150個字符放入以buf爲起始地址中，不成功時返回0則打印出錯信息；不然fgets成功返回函數指針打印buf的內容； 
fprintf(stderr, "httpd: Error reading connection, error %dn", errno); 
fclose(f); //關閉文件描述符； 
alarm(0);   
return 0; 
  } 
#ifdef DEBUG 
  printf("buf = '%s'n", buf); //打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數組； 
  content_length = -1;  //將信息長度初始化爲-1； 
 
 alarm(TIMEOUT);  //設置定時器； 
//read other line to parse Rrferrer and content_length infomation 
while (fgets(buf1, 150, f) && (strlen(buf1) > 2)) {  //直接經過f讀取150個字符放入以buf1爲起始地址的空間中； 
  alarm(TIMEOUT); 
#ifdef DEBUG 
printf("Got buf1 '%s'n", buf1); //打印buf1中的信息； 
#endif 
if (!strncasecmp(buf1, "Referer:", 8)) {  //將buf1中的前八個字符與字符串Referer：若相等則將將指針指向buf1中的Referer：以後； 
  char * c = buf1+8; 
  while (isspace(*c)) //判斷c處是否爲空格若爲空格則c指向下一個字符； 
c++; 
strcpy(referrer, c); //將c所指的內存單元的內容複製到referrer數組中； 
}  
else if (!strncasecmp(buf1, "Referrer:", 9)) { //將buf1中的前九個字符與字符串Referrer：若相等則將將指針指向buf1中的Referrer：以後； 
  char * c = buf1+8; 
  char * c = buf1+9; 
  while (isspace(*c))  //判斷c處是否���空格若爲空格則c指向下一個字符; 
c++; 
  strcpy(referrer, c); //將c所指的內存單元的內容複製到referrer數組中； 
}  
else if (!strncasecmp(buf1, "Content-length:", 15)) { )) { //將buf1中的前15個字符與字符串Content-length：若相等則將將指針指向buf1中的Content-length：以後； 
 
  content_length = atoi(buf1+15); //atoi類型轉換將buf1中的內容轉換爲整型賦值給content_length； 
}  
  } 
  alarm(0); 
   
  if (ferror(f)) {  //錯誤信息輸出； 
fprintf(stderr, "http: Error continuing reading connection, error %dn", errno); 
fclose(f); 
return 0; 
  } 
 
  ParseReq(f, buf); //解析客戶請求函數； 
 
  alarm(TIMEOUT); //打開計時器； 
  fflush(f); //刷新流； 
  fclose(f); //關閉文件流； 
  alarm(0); 
  return 1; 
} 
 
 
 
void* key(void* data) 
{ 
int c; 
for(;;){ 
c=getchar(); //從鍵盤輸入一個字符 
if(c == 'q' || c == 'Q'){ 
KEY_QUIT=1; 
exit(10); //若輸入q則退出程序； 
break; 
} 
} 
 
} 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
  int fd, s;   //定義套接字文件描述符做爲客戶機和服務器之間的通道； 
  int len;  
  volatile int true = 1;  //定義volatile類型的變量用來做爲指向緩衝區的指針變量； 
  struct sockaddr_in ec; 
  struct sockaddr_in server_sockaddr; //定義結構體變量； 
   
  pthread_t th_key;//定義線程號； 
  void * retval;   //用來存儲被等待線程的返回值。  
 
 
  signal(SIGCHLD, SIG_IGN); //忽略信號量； 
  signal(SIGPIPE, SIG_IGN); 
  signal(SIGALRM, sigalrm);  //設置時鐘信號的對應動做； 
 
  chroot(HTTPD_DOCUMENT_ROOT);  //改變根目錄；在makefile文件中指定； 
  printf("starting httpd...n"); //打印啓用服務器程序信息； 
  printf("press q to quit.n"); 
//  chdir("/"); 
 
  if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-i")) {// 若argv【1】等於-i strcmp返回0 而且 argc大於1  執行if下的語句快即關閉文件描述符； 
/* I'm running from inetd, handle the request on stdin */ 
fclose(stderr); 
HandleConnect(0); //向HandleConnect函數傳入0文件描述符即標準輸入； 
exit(0);  
  } 
 
  if((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1) {  //若獲取套接字出錯則將錯誤信息輸出到標準設備； 
perror("Unable to obtain network"); 
exit(1); 
  } 
   
  if((setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&true,  //此函數用於設置套接口，若成功返回0，不然返回錯誤 
 sizeof(true))) == -1) { 
perror("setsockopt failed");   //輸出錯誤信息； 
exit(1); 
  } 
 
  server_sockaddr.sin_family = AF_INET; //設置ip地址類型； 
  server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //設置網絡端口； 
  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,  //將所監聽的端口號與服務器的地址、端口綁定；
 
 sizeof(server_sockaddr)) == -1)  {  
perror("Unable to bind socket");//若綁定失敗則打印出錯信息； 
exit(1); 
  } 
 
  if(listen(s, 8*3) == -1) { //listen()聲明服務器處於監聽狀態，而且最多容許有24個客戶端處於鏈接待狀態； 
perror("Unable to listen"); 
exit(4); 
  } 
 
   
   pthread_create(&th_key, NULL, key, 0);   //建立線程； 
  /* Wait until producer and consumer finish. */ 
  printf("wait for connection.n"); //打印服務器等待連接信息； 
  while (1) {   
   
len = sizeof(ec);//ec結構體變量的長度； 
if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) { //接受客戶機的請求，與客戶機創建連接； 
  exit(5); 
  close(s); 
} 
HandleConnect(fd); //處理連接函數調用fd 爲客戶鏈接文件描述符；； 
 
  } 
  pthread_join(th_key, &retval); //以阻塞的方式等待thread指定的線程結束。當函數返回時，被等待線程的資源被收回。若是進程已經結束，那麼該函數會當即返回。成功返回0；該語句不會執行到；
　　 
}

代碼流程圖：

實驗過程當中遇到的問題以及解決方案：

Make編譯問題及解決方案

問題：咱們將07_httpd文件夾所有拷貝進了bc中，文件夾中擁有Makefile文件，按照實驗指導書中使用make編譯時，出現錯誤，程序沒法編譯。

解決：咱們在07_httpd所在的ws文件夾中新建了一個bin文件夾，最終成功編譯。

實驗總結：

本次實驗是咱們在以實驗一開發環境爲背景的狀況下最後一個實驗，有了以前的基礎，此次的比較簡單易行。比起實驗四面對make編譯不成功時，咱們的束手無策，如今咱們掌握以前的經驗方法，能夠編譯出來了。此次實驗是簡單嵌入式WEB服務器實驗，經過對實驗指導書的預習，咱們明白了在ARM開發板上開發一個簡單的WEB的過程，以及在ARM開發板上SOCKET網絡編程和Linux下signal（）函數的使用。咱們經過這幾回實驗收穫了不少實戰經驗，相信之後會用上它們。