信息安全系统设计基础实验五：通讯协议设计 20135211李行之 20135216刘蔚然

北京电子科技学院（BESTI）

实 验 报 告

封面

课程：信息安全系统设计基础

班级：1352

姓名：（按贡献大小排名）李行之 刘蔚然

学号：（按贡献大小排名）20135211 20135216

成绩：

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2015.12.1

实验密级：

预习程度：

实验时间：15:30—17:30

仪器组次：11

必修/选修：必修

实验序号：5

实验名称： 通讯协议设计

实验目的与要求： 1.学习使用 socket 进行通讯编程的过程，了解一个实际的网络通讯应用程序整体设计，阅读HTTP 协议的相关内容，学习几个重要的网络函数的使用方法。 2.读懂HTTPD.C 源代码。在此基础上增加一些其他功能。在PC 计算机上使用浏览器测试 嵌入式WEB 服务器的功能。 3.（要求）正确使用连接线等实验仪器，并注意保护实验箱。实验结束之后将实验箱送回。

实验仪器：

（名称） （型号） （数量）

嵌入式开发平台 UP-NETARM2410-CL 1

PC机 1

正文（个人理解部分由【】标出）

一、实验内容：

二、实验原理

总体说明：建立 TCP 类型SOCKET 在80 端口进行监听连接请求。接收到连接请求，将请 求传送给连接处理模块处理。并继续进行监听。

原理图









（图1，2）

模块设计

客户连接处理模块：用于初步处理客户的连接请求，并将请求信息传递给客户请求解析函数处理。

客户请求解析处理模块：用于解析客户的请求，并根据请求信息调用相应的函数进行请求处理

发送HTTP 协议数据头模块：根据参数的不同，发送不同的 HTTP 协议头信息。

主要函数

copy.c

#include <stdio.h>
static char copybuf[16384];
extern int TIMEOUT;

int copy(FILE *read_f, FILE *write_f)//完成从一个文件到另一个文件的字符复制
{
int n;
int wrote;
alarm(TIMEOUT);
while (n = fread(copybuf,1,sizeof(copybuf),read_f)) {
alarm(TIMEOUT);
wrote = fwrite(copybuf,n,1,write_f);
alarm(TIMEOUT);
if (wrote < 1)
return -1;
}
alarm(0);//清空之前的闹钟
return 0;
}

【解释】

在网上查找了alarm函数的含义之后得到如下说明————alarm函数又被称为闹钟函数，alarm()用来设置信号AIGALRM经过seconds（参数）指定的秒数之后传送给目前的进程。需要注意的有两个地方：一个进程只能由一个闹钟时间，如果在调用alarm之前已经设置过闹钟时间，那么任何以前的闹钟都会被新闹钟取代；如果参数seconds设置为0，那么之前的闹钟会被取消。

httpd.c（只摘取了main函数的代码）

int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, s;
int len;
volatile int true = 1;
struct sockaddr_in ec;
struct sockaddr_in server_sockaddr;

pthread_t th_key;
void * retval;

/*第一步，进行（中断）信号的处理*/
signal(SIGCHLD, SIG_IGN);//见1
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
signal(SIGALRM, sigalrm);

/*切换工作目录*/
chroot(HTTPD_DOCUMENT_ROOT);//见2
printf("starting httpd...\n");
printf("press q to quit.\n");
//  chdir("/");

/*第二步，输入命令并进行处理*/
if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-i")) {
/* I'm running from inetd, handle the request on stdin */
fclose(stderr);
HandleConnect(0);//调用之前定义的函数，见3
exit(0);
}

/*第三步，建立socket接口*/
if((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1) {
perror("Unable to obtain network");
exit(1);
}

if((setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&true,
sizeof(true))) == -1) {
perror("setsockopt failed");
exit(1);
}

/*定义server_sockaddr结构体中的内容*/
server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

/*第四步，对端口和地址进行绑定*/
if(bind(s, (struct sockaddr *)&server_sockaddr,
sizeof(server_sockaddr)) == -1)  {
perror("Unable to bind socket");
exit(1);
}

/*第五步，监听端口*/
if(listen(s, 8*3) == -1) { /* Arbitrary, 8 files/page, 3 clients */
perror("Unable to listen");
exit(4);
}

/*第六步，多线程创建，等待连接*/
pthread_create(&th_key, NULL, key, 0);
/* Wait until producer and consumer finish. */
printf("wait for connection.\n");
while (1) {

len = sizeof(ec);

/*第七步，接收客户端连接请求*/
if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) {
exit(5);
close(s);
}
HandleConnect(fd);

}

/*第八步，等待线程连接结束之后再结束main函数*/
pthread_join(th_key, &retval);
}

【1.signal(XX,XX)函数】

signal（参数1，参数2）；参数1：我们要进行处理的信号。其实这些信号时系统定义的宏。参数2：我们处理的方式（是系统默认还是忽略还是捕获）。针对本代码中的三次调用中的参数，解释如下：

SIGIGN——这个符号表示忽略该信号，执行了相应的signal()调用后，进程会忽略类型为sig的信号

SIGCHLD——进程Terminate或Stop的时候，SIGCHLD会发送给它的父进程。

SIGPIPE——在reader中止之后写Pipe的时候发送。

SIGALRM——用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时

sigalrm——与上述参数不同的是，它是一个处理SIGALRM的函数.在代码291行有定义

【2.chroot()函数】

chroot()用来改变根目录为参数path 所指定的目录。只有超级用户才允许改变根目录，子进程将继承新的根目录。同时，它也会切换工作目录到新的目录。

【3.handleconnect（XX,XX）函数】

该函数的代码整体比较容易理解，核心在于304行的f = fdopen(fd,"a+");一句。通过查阅，fdopen函数取一个现存的文件描述符，并使一个标准的I / O流与该描述符相结合。参数“a+”表示 以附加方式打开可读写的文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留。这样一来，该函数的作用就很明显了，就是将标准输入（因为传进来的参数是0）中的内容进行读取。

三、实验过程

1.配置实验箱

同实验一中一样，配置实验环境

连接arm开发板；

建立超级终端；

启动实验平台；

修改windows xp系统的ip使得它与arm机的ip在同一网段;

在red hat中安装arm编译器;

配置环境变量。

2.进入07_hpptd文件夹中，尝试直接make进行自动编译。出现如下图所示的错误。





（图3）

3.如上图中所示，为了解决httpd未能自动编译的问题，对hpptd.c文件进行手动多线程编译。

4.使用 NFS 服务方式将HTTPD 下载到开发板上，并拷贝测试用的网页进行调试。

[/mnt/yaffs] mount -t nfs -o nolock 192.168.0.56:/arm2410cl /host
[/mnt/yaffs]cd /host/exp/basic/07_httpd/
[/host/exp/basic/07_httpd]./httpd
（结果）starting httpd...
press q to quit.
wait for connection.

5.在台式机的浏览器中输入 http：//192.168.0.121（121 为UP-CUP S2410 实验板的IP地址），观察在客户机的浏览器中的连接请求结果（如下图）。





（图4）

四、总结

本次实验建立在实验四搭建好的实验平台基础上；而且，有了实验四中针对利用make进行自动编译的问题处理经验，本次实验进行得十分顺利。