信息安全系统设计基础》实验五实验报告

《信息安全系统设计基础》实验五实验报告

课程：信息安全系统设计基础
班级：1453班
姓名学号：20145301赵嘉鑫、20145335郝昊、20145321曾子誉
指导教师：娄嘉鹏
实验日期：2016.11.10
实验时间：10：10~12：30
实验序号：五
实验名称：通讯协议设计

一、实验目的与要求

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。

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。

（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。

二、实验内容及代码分析

主要代码

http.c

#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;

#define O_BINARY
#define O_BINARY 0
#endif

char referrer[128];
int content_length;

#define SERVER_PORT 80

/*发送HTTP协议数据头，服务器回应http协议数据头，发送纯文本文件信息、gif格式图片、gpeg格式图片信息、html信息、服务器版本信息、文件永不过期信息。*/
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);
}
//对jpeg格式的文件进行处理；

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;
}
//处理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;
}
//处理目录；
int DoDir(FILE *f, char *name)
{
char *buf;
DIR * dir;
struct dirent * dirent; //此处dirent不仅仅指向目录，还指向目录中的具体文件，dirent结构体存储的关于文件的信息很少，所以dirent起着一个索引的作用

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); //发送目录信息；
}

closedir(dir);
return 0;
}

int DoHTML(FILE *f, char *name)
{
char *buf;
FILE *infile; //定义文件流指针
int count;
char * dir = 0;

if (!(infile = fopen(name,"r"))) {   //通过文件名打开一个文件，只读属性；
alarm(TIMEOUT);
fprintf(stderr, "Unable to open HTML file %s, %dn", name, errno); //打印打开文件失败信息；
fflush(f);
alarm(0);
return -1;
}

PrintHeader(f,'h'); //发送http协议数据报；f表示客户连接的文件流指针用于写入http协议数据头信息；
copy(infile,f); /* prints the page */  //将打开的文件内容通过发送回客户端；

alarm(TIMEOUT);
fclose(infile);
alarm(0);

return 0;
}

int DoText(FILE *f, char *name) //纯文本文件的处理；
{
char *buf;
FILE *infile; //定义文件流指针；
int count;

if (!(infile = fopen(name,"r"))) { //通过文件名打开一个文件，只读属性
alarm(TIMEOUT);
fprintf(stderr, "Unable to open text file %s, %dn", name, errno);
fflush(f);
alarm(0);
return -1;
}

PrintHeader(f,'t'); //发送t类型的http协议数据头信息；
copy(infile,f); /* prints the page */

alarm(TIMEOUT);
fclose(infile);
alarm(0);

return 0;
}

int ParseReq(FILE *f, char *r)
{
char *bp; //定义指针bp；
struct stat stbuf;
char * arg; //参数指针；
char * c;
int e;
int raw;

#ifdef DEBUG
printf("req is '%s'n", r); //打印请求命令；例如：GET /img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn
#endif

while(*(++r) != ' ');  /*skip non-white space*/ //判断buf中的内容是否为空跳过非空白；
while(isspace(*r))   //判断r所在位置的字符是否为空格若为空格则r指向下一个字符；
r++;

while (*r == '/')  //判断r所在位置的字符是否为/若为空格则r指向下一个字符；
r++;
bp = r; //将r所指向的内容赋值给bp bp指向/之后的内容；img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn

while(*r && (*(r) != ' ') && (*(r) != '?'))

r++;//当r不为空，并求 r不为?时r指向下一个字符

#ifdef DEBUG
printf("bp='%s' %x, r='%s' n", bp, *bp,r); //打印 r和bp的值；
#endif

if (*r == '?')   //判断 r是否为 ？若为？则执行以下语句；
{
char * e; //定义指针变量；
*r = 0;  //将r所在位置处的字符设为; 的ASCII码值是0
arg = r+1; //arg指向下一个参数；
if (e = strchr(arg,' '))
{
*e = '';  //如果arg为空则将arg所在位置置为复制给e;
}
} else
{ // 如果当前r指向字符不为 '?', 将r指向字符置为 ''，
arg = 0;
*r = 0;   // r处设为;
}

c = bp;//将bp赋值给c;

/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/
if (c[0] == 0x20){ //判断c中的字符内容是否为空格；若为空格
c[0]='.'; //将.和放入c数组中；
c[1]='';
}
/*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/
if(c[0] == '') strcat(c,"."); //若 c中为则将.链接在c后；

if (c && !stat(c, &stbuf))  //通过文件名c获取文件信息，并保存在stbuf中
//返回值:  执行成功则返回0，失败返回-1，错误代码存于errno

{
if (S_ISDIR(stbuf.st_mode))//判断结果是否为特定的值
{
char * end = c + strlen(c); //end指向c的末尾；
strcat(c, "/index.html"); //将/index.html加到c后，后面追加;
if (!stat(c, &stbuf)) //通过文件名c获取文件信息，并保存在stbuf中 ；成功返回0；
{
DoHTML(f, c); //对html文件进行处理；
}
else
{
*end = ''; //将end指向;
DoDir(f,c); //若c中没有"/index.html" 则跳到目录处理目录代码处去执行；
}
}
else if (!strcmp(r - 4, ".gif")) //判断r中的后四个字符，即判断文件类型；
DoGif(f,c);  //若是 gif格式的文件则跳转到DoGif对其进行处理；
else if (!strcmp(r - 4, ".jpg") || !strcmp(r - 5, ".jpeg"))
DoJpeg(f,c); //若是 jpg或jpeg格式的文件则跳转到DoJpeg对其进行处理；
else if (!strcmp(r - 4, ".htm") || !strcmp(r - 5, ".html"))
DoHTML(f,c); //若是 htm格式的文件则跳转到DoHTML处对其进行处理；
else
DoText(f,c);//若是 纯文本格式的文件则跳转到DoText对其进行处理
}
else{
PrintHeader(f,'h'); //发送h类型的http协议数据头
alarm(TIMEOUT);
fprintf(f, "<html><head><title>404 File Not Found</title></head>n"); //打印出错信息
fprintf(f, "<body>The requested URL was not found on this server</body></html>n");
alarm(0);
}
return 0;
}

void sigalrm(int signo) //定时器终止时发送给进程的信号；
{
/* got an alarm, exit & recycle */
exit(0);
}

int HandleConnect(int fd)
{
FILE *f;//定义文件流FILE结构体指针用来表示与客户连接的文件流指针；

char buf[160];  //定义缓冲区buf用来存放客户端的请求命令；
char buf1[160]; //定义缓冲区buf用来存放客户端的各字段信息；

f = fdopen(fd,"a+"); //以文件描述符的形式打开文件；　a+ 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。
if (!f) {//若文件打开失败则打印出错信息；
fprintf(stderr, "httpd: Unable to open httpd input fd, error %dn", errno);
alarm(TIMEOUT); //　闹钟函数成功则返回上一个闹钟时间的剩余时间，否则返回0。 出错返回-1
close(fd);//关闭文件描述符；
alarm(0); //将闹钟时间清0；
return 0;
}
setbuf(f, 0); //将关闭缓冲区；

alarm(TIMEOUT); //启用闹钟；

if (!fgets(buf, 150, f)) {   //直接通过f读取150个字符放入以buf为起始地址中，不成功时返回0则打印出错信息；否则fgets成功返回函数指针打印buf的内容；
fprintf(stderr, "httpd: Error reading connection, error %dn", errno);
fclose(f); //关闭文件描述符；
alarm(0);
return 0;
}
#ifdef DEBUG
printf("buf = '%s'n", buf); //打印客户机发出的请求命令；
#endif

alarm(0);  //将闹钟时间清0；

referrer[0] = '';//初始化referrer数组；
content_length = -1;  //将信息长度初始化为-1；

alarm(TIMEOUT);  //设置定时器；
//read other line to parse Rrferrer and content_length infomation
while (fgets(buf1, 150, f) && (strlen(buf1) > 2)) {  //直接通过f读取150个字符放入以buf1为起始地址的空间中；
alarm(TIMEOUT);
#ifdef DEBUG
printf("Got buf1 '%s'n", buf1); //打印buf1中的信息；
#endif
if (!strncasecmp(buf1, "Referer:", 8)) {  //将buf1中的前八个字符与字符串Referer：若相等则将将指针指向buf1中的Referer：之后；
char * c = buf1+8;
while (isspace(*c)) //判断c处是否为空格若为空格则c指向下一个字符；
c++;
strcpy(referrer, c); //将c所指的内存单元的内容复制到referrer数组中；
}
else if (!strncasecmp(buf1, "Referrer:", 9)) { //将buf1中的前九个字符与字符串Referrer：若相等则将将指针指向buf1中的Referrer：之后；
char * c = buf1+8;
char * c = buf1+9;
while (isspace(*c))  //判断c处是否���空格若为空格则c指向下一个字符;
c++;
strcpy(referrer, c); //将c所指的内存单元的内容复制到referrer数组中；
}
else if (!strncasecmp(buf1, "Content-length:", 15)) { )) { //将buf1中的前15个字符与字符串Content-length：若相等则将将指针指向buf1中的Content-length：之后；

content_length = atoi(buf1+15); //atoi类型转换将buf1中的内容转换为整型赋值给content_length；
}
}
alarm(0);

if (ferror(f)) {  //错误信息输出；
fprintf(stderr, "http: Error continuing reading connection, error %dn", errno);
fclose(f);
return 0;
}

ParseReq(f, buf); //解析客户请求函数；

alarm(TIMEOUT); //打开计时器；
fflush(f); //刷新流；
fclose(f); //关闭文件流；
alarm(0);
return 1;
}

void* key(void* data)
{
int c;
for(;;){
c=getchar(); //从键盘输入一个字符
if(c == 'q' || c == 'Q'){
KEY_QUIT=1;
exit(10); //若输入q则退出程序；
break;
}
}

}

int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, s;   //定义套接字文件描述符作为客户机和服务器之间的通道；
int len;
volatile int true = 1;  //定义volatile类型的变量用来作为指向缓冲区的指针变量；
struct sockaddr_in ec;
struct sockaddr_in server_sockaddr; //定义结构体变量；

pthread_t th_key;//定义线程号；
void * retval;   //用来存储被等待线程的返回值。

signal(SIGCHLD, SIG_IGN); //忽略信号量；
signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
signal(SIGALRM, sigalrm);  //设置时钟信号的对应动作；

chroot(HTTPD_DOCUMENT_ROOT);  //改变根目录；在makefile文件中指定；
printf("starting httpd...n"); //打印启用服务器程序信息；
printf("press q to quit.n");
//  chdir("/");

if (argc > 1 && !strcmp(argv[1], "-i")) {// 若argv【1】等于-i strcmp返回0 并且 argc大于1  执行if下的语句快即关闭文件描述符；
/* I'm running from inetd, handle the request on stdin */
fclose(stderr);
HandleConnect(0); //向HandleConnect函数传入0文件描述符即标准输入；
exit(0);
}

if((s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == -1) {  //若获取套接字出错则将错误信息输出到标准设备；
perror("Unable to obtain network");
exit(1);
}

if((setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&true,  //此函数用于设置套接口，若成功返回0，否则返回错误
sizeof(true))) == -1) {
perror("setsockopt failed");   //输出错误信息；
exit(1);
}

server_sockaddr.sin_family = AF_INET; //设置ip地址类型；
server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //设置网络端口；
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,  //将所监听的端口号与服务器的地址、端口绑定；

sizeof(server_sockaddr)) == -1)  {
perror("Unable to bind socket");//若绑定失败则打印出错信息；
exit(1);
}

if(listen(s, 8*3) == -1) { //listen()声明服务器处于监听状态，并且最多允许有24个客户端处于连接待状态；
perror("Unable to listen");
exit(4);
}

pthread_create(&th_key, NULL, key, 0);   //创建线程；
/* Wait until producer and consumer finish. */
printf("wait for connection.n"); //打印服务器等待链接信息；
while (1) {

len = sizeof(ec);//ec结构体变量的长度；
if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) { //接受客户机的请求，与客户机建立链接；
exit(5);
close(s);
}
HandleConnect(fd); //处理链接函数调用fd 为客户连接文件描述符；；

}
pthread_join(th_key, &retval); //以阻塞的方式等待thread指定的线程结束。当函数返回时，被等待线程的资源被收回。如果进程已经结束，那么该函数会立即返回。成功返回0；该语句不会执行到；
　　
}

注释：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。

三、实验步骤及实验结果

开发环境的配置（同实验一相同）

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。

进入07_httptd文件夹中，使用vi编辑器理解源代码。

编译应用程序，修改makefile文件



分别对文件夹下的copy.c和httpd.c进行编译，出现copy和httpd的可执行文件。

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



本机测试在台式机的浏览器中输入http://192.168.0.121,观察在客户机的浏览器中的链接请求结果 。

四、实验遇到的问题及结果

在编译问题遇到下面的问题。



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。

五、心得体会

本次实验建立在实验四搭建好的实验平台基础上进行；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。