信息安全系统设计基础第十周学习

代码阅读理解：

编译运行代码

使用man学习理解相关系统调用, 理解参数、返回值的含义

会用grep -nr xxx /usr/include 查宏定义

cp1.c

echostate.c

fileinfo.c

filesize.c

ls1.c

ls2.c

setecho.c

spwd.c

testioctl.c

who1.c

who2.c

学习内容

1.cp

复制文件

#include        <stdio.h>
#include        <stdlib.h>
#include        <unistd.h>
#include        <fcntl.h>//宏和open
define BUFFERSIZE      4096//存储器容量
#define COPYMODE        0644//复制长度
void oops(char *, char *);

int main(int argc, char *argv[])
{
int in_fd, out_fd, n_chars;//三个描述符值
char buf[BUFFERSIZE];

if (argc != 3) {
fprintf(stderr, "usage: %s source destination\n", *argv);
exit(1);
}
/*检查cp的第一个参数，要复制的文件，用open打开，in_fd为open返回的描述符*/
if ((in_fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1)
oops("Cannot open ", argv[1]);

/*检查cp的第二个参数，复制的目的地址，用create在目的地址创建新文件，out_fd为open返回的描述符*/
if ((out_fd = creat(argv[2], COPYMODE)) == -1)
oops("Cannot creat", argv[2]);

/*cp指令的动作就是读取一个文件的内容到存储器，在新的地址创建空白文件，再从存储器将内容写入新文件。*/
while ((n_chars = read(in_fd, buf, BUFFERSIZE)) > 0)
if (write(out_fd, buf, n_chars) != n_chars)
oops("Write error to ", argv[2]);
if (n_chars == -1)
oops("Read error from ", argv[1]);

if (close(in_fd) == -1 || close(out_fd) == -1)
oops("Error closing files", "");
}

/*这个是用来输出错误信息的函数*/
void oops(char *s1, char *s2)
{
fprintf(stderr, "Error: %s ", s1);
perror(s2);
(stderr)
exit(1);
}

2.ls1\ls2

1.ls -l 以长格式的形式查看当前目录下所有可见文件的详细属性

2.ls -a 列出的内容包含以“.”开头的文件

3.ls -lu 最后访问时间

4.ls -s 以块为单位的文件大小

5.ls -t 按时间排序

6.ls -F 显示文件类型

#include	<stdio.h>
#include	<sys/types.h>
#include	<dirent.h>

void do_ls(char []);

int main(int argc, char *argv[])
{
if ( argc == 1 )
do_ls( "." );
else
while ( --argc ){
printf("%s:\n", *++argv );
do_ls( *argv );
}

return 0;
}

void do_ls( char dirname[] )
{
DIR		*dir_ptr;		//设置打开目录指针
struct dirent	*direntp;	//设置目录信息存储结构体指针

if ( ( dir_ptr = opendir( dirname ) ) == NULL )
fprintf(stderr,"ls1: cannot open %s\n", dirname);//打开目录失败，输出错误信息
else
{
while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
printf("%s\n", direntp->d_name );//输出目录中文件名
closedir(dir_ptr);//关闭文件流
}
}

DIR：文件流结构体。

struct __dirstream
{
void *__fd; /* 'struct hurd_fd' pointer for descriptor.   */
char *__data; /* Directory block.   */
int __entry_data; /* Entry number `__data' corresponds to.   */
char *__ptr; /* Current pointer into the block.   */
int __entry_ptr; /* Entry number `__ptr' corresponds to.   */
size_t __allocation; /* Space allocated for the block.   */
size_t __size; /* Total valid data in the block.   */
__libc_lock_define (, __lock) /* Mutex lock for this structure.   */
};

typedef struct __dirstream DIR;

dirent结构体：包含在头文件"dirent.h"，作用：为了获取某文件夹目录内容，所使用的结构体。

struct dirent
{
long d_ino; /* inode number 索引节点号 */
off_t d_off; /* offset to this dirent 在目录文件中的偏移 */
unsigned short d_reclen; /* length of this d_name 文件名长 */
unsigned char d_type; /* the type of d_name 文件类型 */
char d_name [NAME_MAX+1]; /* file name (null-terminated) 文件名，最长256字符 */
}

ls2.c

#include	<stdio.h>
#include    <string.h>
#include	<sys/types.h>
#include	<dirent.h>
#include	<sys/stat.h>

void do_ls(char[]);
void dostat(char *);
void show_file_info( char *, struct stat *);
void mode_to_letters( int , char [] );
char *uid_to_name( uid_t );
char *gid_to_name( gid_t );

int main(int argc, char *argv[])
{
if ( argc == 1 )
do_ls( "." );
else
while ( --argc ){
printf("%s:\n", *++argv );
do_ls( *argv );
}

return 0;
}

void do_ls( char dirname[] )
{
DIR		*dir_ptr;
struct dirent	*direntp;

if ( ( dir_ptr = opendir( dirname ) ) == NULL )
fprintf(stderr,"ls1: cannot open %s\n", dirname);//打开文件失败，输出错误并退出
else
{
while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
dostat( direntp->d_name );
closedir(dir_ptr); //关闭文件流
}
}

void dostat( char *filename )
{
struct stat info;

if ( stat(filename, &info) == -1 )//读取文件失败输出错误并退出
perror( filename );
else
show_file_info( filename, &info );//输出文件详细信息
}

void show_file_info( char *filename, struct stat *info_p )
{
char	*uid_to_name(), *ctime(), *gid_to_name(), *filemode();
void	mode_to_letters();
char    modestr[11];

mode_to_letters( info_p->st_mode, modestr );//将文件权限位存入modestr中

printf( "%s"    , modestr );
printf( "%4d "  , (int) info_p->st_nlink);
printf( "%-8s " , uid_to_name(info_p->st_uid) );
printf( "%-8s " , gid_to_name(info_p->st_gid) );
printf( "%8ld " , (long)info_p->st_size);
printf( "%.12s ", 4+ctime(&info_p->st_mtime));
printf( "%s\n"  , filename );

}

void mode_to_letters( int mode, char str[] )
{
strcpy( str, "----------" );

if ( S_ISDIR(mode) )  str[0] = 'd';    //判断是否为目录
if ( S_ISCHR(mode) )  str[0] = 'c';    //判断是否为字符设置
if ( S_ISBLK(mode) )  str[0] = 'b';    //判断是否为块设备

if ( mode & S_IRUSR ) str[1] = 'r';
if ( mode & S_IWUSR ) str[2] = 'w';
if ( mode & S_IXUSR ) str[3] = 'x';

if ( mode & S_IRGRP ) str[4] = 'r';
if ( mode & S_IWGRP ) str[5] = 'w';
if ( mode & S_IXGRP ) str[6] = 'x';

if ( mode & S_IROTH ) str[7] = 'r';
if ( mode & S_IWOTH ) str[8] = 'w';
if ( mode & S_IXOTH ) str[9] = 'x';
}

#include	<pwd.h>
//读取当前用户信息
char *uid_to_name( uid_t uid )
{
struct	passwd *getpwuid(), *pw_ptr;
static  char numstr[10];

if ( ( pw_ptr = getpwuid( uid ) ) == NULL ){
sprintf(numstr,"%d", uid);
return numstr;
}
else
return pw_ptr->pw_name ;
}

#include	<grp.h>

char *gid_to_name( gid_t gid )
{
struct group *getgrgid(), *grp_ptr;
static  char numstr[10];

if ( ( grp_ptr = getgrgid(gid) ) == NULL ){
sprintf(numstr,"%d", gid);
return numstr;
}
else
return grp_ptr->gr_name;
}

stat用来判断没有打开的文件,fstat用来判断打开的文件。

我们使用最多的属性是st_mode.通过着属性我们可以判断给定的文件是一个普通文件还是一个目录,连接等等。可以使用下面几个宏来判断:

S_ISLNK(st_mode):是否是一个连接。

S_ISREG:是否是一个常规文件。

S_ISDIR:是否是一个目录。

S_ISCHR:是否是一个字符设备。

S_ISBLK:是否是一个块设备。

S_ISFIFO:是否是一个FIFO文件。

S_ISSOCK:是否是一个SOCKET文件。

在"pwd.h"中定义的passwd结构体

struct passwd
{
char * pw_name; /* Username, POSIX.1 */
char * pw_passwd; /* Password */
__uid_t pw_uid; /* User ID, POSIX.1 */
__gid_t pw_gid; /* Group ID, POSIX.1 */
char * pw_gecos; /* Real Name or Comment field */
char * pw_dir; /* Home directory, POSIX.1 */
char * pw_shell; /* Shell Program, POSIX.1 */
char *pw_class;
time_t pw_change;
time_t pw_expire;
};

在POSIX.1中只指定了passwd结构包含的10个字段的五个。大多数平台至少支持其中七个字段。bsd派生的平台支持全部十个字段。

3.echostate.c/setecho.c

#include        <stdio.h>
#include        <stdlib.h>
#include        <termios.h>

int main()
{
struct termios info;
int rv;

rv = tcgetattr( 0, &info );     /* read values from driver      */

if ( rv == -1 ){
perror( "tcgetattr");
exit(1);
}
if ( info.c_lflag & ECHO )
printf(" echo is on , since its bit is 1\n");
else
printf(" echo is OFF, since its bit is 0\n");

return 0;
}

echostate显示输入命令是否可见。其中：echo is on：命令可见；echo is off：命令不可见

#include        <stdio.h>
#include 		<stdlib.h>
#include        <termios.h>

#define  oops(s,x) { perror(s); exit(x); }

int main(int argc, char *argv[])
{
struct termios info;

if ( argc == 1 )
exit(0);

if ( tcgetattr(0,&info) == -1 )          /* get attribs   */
oops("tcgettattr", 1);

if ( argv[1][0] == 'y' )
info.c_lflag |= ECHO ;          /* turn on bit    */
else
info.c_lflag &= ~ECHO ;         /* turn off bit   */

if ( tcsetattr(0,TCSANOW,&info) == -1 ) /* set attribs    */
oops("tcsetattr",2);

return 0;
}

setecho用来改变输入指令是否可见。其中：输入y（或是以y开头的一串字符），命令可见；否则（即输入不以y开头的字符），命令不可见

4.fileinfo.c/filesize.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

void show_stat_info(char *, struct stat *);

int main(int argc, char *argv[])
{
struct stat info;

if (argc>1)
{

if( stat(argv[1], &info) != -1 ){
show_stat_info( argv[1], &info );
return 0;
}
else
perror(argv[1]);
}
return 1;
}
void show_stat_info(char *fname, struct stat *buf)
{
printf("   mode: %o\n", buf->st_mode);
printf("  links: %d\n", buf->st_nlink);
printf("   user: %d\n", buf->st_uid);
printf("  group: %d\n", buf->st_gid);
printf("   size: %d\n", (int)buf->st_size);
printf("modtime: %d\n", (int)buf->st_mtime);
printf("   name: %s\n", fname );
}

用来实现显示文件信息：
1.mode：st_mode//文件的类型和存取的权限
2.links：st_nlin//连到该文件的硬链接数目，刚建立的文件值为1
3.user：st_uid//用户ID
4.group：st_gid//组ID
5.size：st_size//文件字节数
6.modtime：st_mtime//最后一次修改时间
7.name： //输入的文件名

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main()
{
struct stat infobuf;

if ( stat( "/etc/passwd", &infobuf) == -1 )
perror("/etc/passwd");
else
printf(" The size of /etc/passwd is %d\n", infobuf.st_size );
}

用st_size计算文件的字节数大小

5.spwd.c

#include	<stdio.h>
#include    <stdlib.h>
#include    <string.h>
#include	<sys/types.h>
#include	<sys/stat.h>
#include	<dirent.h>

ino_t	get_inode(char *);
void    printpathto(ino_t);
void    inum_to_name(ino_t , char *, int );

int main()
{
printpathto( get_inode( "." ) );
putchar('\n');
return 0;
}

void printpathto( ino_t this_inode )
{
ino_t	my_inode ;
char	its_name[BUFSIZ];

if ( get_inode("..") != this_inode )
{
chdir( ".." );

inum_to_name(this_inode,its_name,BUFSIZ);

my_inode = get_inode( "." );
printpathto( my_inode );
printf("/%s", its_name );

}
}

void inum_to_name(ino_t inode_to_find , char *namebuf, int buflen)
{
DIR		*dir_ptr;
struct dirent	*direntp;

dir_ptr = opendir( "." );
if ( dir_ptr == NULL ){
perror( "." );
exit(1);
}

while ( ( direntp = readdir( dir_ptr ) ) != NULL )
if ( direntp->d_ino == inode_to_find )
{
strncpy( namebuf, direntp->d_name, buflen);
namebuf[buflen-1] = '\0';
closedir( dir_ptr );
return;
}
fprintf(stderr, "error looking for inum %d\n", (int) inode_to_find);
exit(1);
}

ino_t get_inode( char *fname )
{
struct stat info;

if ( stat( fname , &info ) == -1 ){
fprintf(stderr, "Cannot stat ");
perror(fname);
exit(1);
}
return info.st_ino;
}

列出当前目录

6.testioctl.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

int main()
{
struct winsize size;
if( isatty(STDOUT_FILENO) == 0)
exit(1);
if (ioctl(STDOUT_FILENO, TIOCGWINSZ, &size) < 0) {
perror("ioctl TIOCGWINSZ error");
exit(1);
}

printf("%d rows %d columns\n", size.ws_row, size.ws_col);
return 0;
}

获得终端设备的窗口大小

7.who1.c&who2

功能：显示用户的登录名，登录装置名称，登录时间（单位为秒），登录账号的远程主机名称。

#include	<stdio.h>
#include    <stdlib.h>
#include	<utmp.h>
#include	<fcntl.h>
#include	<unistd.h>

#define	SHOWHOST

int show_info( struct utmp *utbufp )
{
printf("%-8.8s", utbufp->ut_name);//打印用户名
printf(" ");
printf("%-8.8s", utbufp->ut_line);//打印登录装置名
printf(" ");
printf("%10ld", utbufp->ut_time);//打印时间
printf(" ");
#ifdef	SHOWHOST
printf("(%s)", utbufp->ut_host);//打印登录账号的远程主机名称
#endif
printf("\n");

return 0;
}
int main()
{
struct utmp	 current_record;
int		utmpfd;
int		reclen = sizeof(current_record);

if ( (utmpfd = open(UTMP_FILE, O_RDONLY)) == -1 ){
perror( UTMP_FILE );
exit(1);
}
while ( read(utmpfd, ¤t_record, reclen) == reclen )
show_info(¤t_record);//打印登录信息
close(utmpfd);
return 0;
}

utmp结构体

struct utmp
{
short int ut_type; // 登录类型
pid_t ut_pid; // login进程的pid
char ut_line[UT_LINE_SIZE]; // 登录装置名，省略了"/dev/"
char ut_id[4]; // Inittab ID
char ut_user[UT_NAMESIZE]; // 登录账号
char ut_host[UT_HOSTSIZE]; // 登录账号的远程主机名称
struct exit_status ut_exit; // 当类型为DEAD_PROCESS时进程的结束状态
long int ut_session; // SessionID
struct timeval ut_tv; // 时间记录
int32_t ut_addr_v6[4]; // 远程主机的网络地址
char __unused[20]; // 保留未使用
};

ut_type有以下几种类型：

EMPTY：此为空的记录
RUN_LVL：记录系统run-level的改变
BOOT_TIME：记录系统开机时间
NEW_TIME:记录系统时间改变后的时间
OLD_TIME:记录当改变系统时间时的时间
INIT_PROCESS:记录一个由init衍生出来的进程
LOGIN_PROCESS:记录login进程
USER_PROCESS:记录一般进程
DEAD_PROSESS:记录一结束的进程
ACCOUNTING:目前尚未被使用

参考资料 《深入理解计算机系统》

总结：对代码的使用和运用，加深了对Linux系统下I/O级系统理解。