信息安全系统设计基础实验五:通讯协议设计

北京电子科技学院（BESTI）

实验报告

课程：信息安全系统设计基础 班级：1353

姓名：芦畅 傅冬菁

学号：20135308 20135311

成绩： 指导教师：娄家鹏 实验日期：2015.11.24

实验密级： 预习程度： 实验时间：15:30~18:00

仪器组次： 必修/选修： 实验序号：5

实验名称：实验五：通讯协议设计

实验目的与要求：

1、掌握在ARM开发板实现一个简单的WEB服务器的过程。
2、学习在ARM开发板上的SOCKET网络编程。
3、学习Linux下的signal（）函数的使用。

实验仪器：

名称	型号	数量
嵌入式开发平台	UP-NETARM2410-CL	1
PC机	DELL	1

 实验内容、步骤与体会：

1、阅读理解源码
进入/arm2410cl/exp/basic/07_httpd 目录，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解源代码。

2、编译应用程序
运行 make 产生可执行文件httpd，使用gcc编译器，手动编译07_httpd下的copy.c和httpd.c，再次查看文件夹时就可以发现已经生成httpd可执行文件。

[root@zxt /]# cd /arm2410cl/exp/basic/07_httpd/
[root@zxt 07_httpd]# make
armv4l-unknown-linux-gcc -DHTTPD_DOCUMENT_ROOT=\"/mnt/yaffs\" -c -o httpd.o httpd.c
armv4l-unknown-linux-gcc -DHTTPD_DOCUMENT_ROOT=\"/mnt/yaffs\" -c -o copy.c
armv4l-unknown-linux-gcc -o ../bin/httpd httpd.o copy.o -lpthread
armv4l-unknown-linux-gcc -o httpd httpd.o copy.o -lpthread
[root@zxt 07_httpd]# ls
copy.c doc httpd httpd.o Makefile
copy.o Google httpd.c index.html Makefile.bak

 

 

3、下载调试
使用 NFS 服务方式将HTTPD 下载到超级终端上，并拷贝测试用的网页进行调试，运行完之后是等待连接的界面，

[/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
starting httpd...
press q to quit.
wait for connection.

4、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连接请求结果（如图2.7.8）和在开发板上的服务器的打印信息。

 

实验代码分析：

 / * 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 
 
/*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；
　　 
} 

实验过程中遇到的问题以及解决方案：

（1）Make编译问题及解决方案

问题：我们将07_httpd文件中全部拷贝进了bc中，文件夹中拥有Makefile文件，按照实验指导书中使用make编译时，出现错误，程序无法编译。

解决：我们直接使用gcc手动单步编译的，与实验四相似，手动输入命令行，最终成功编译。

实验总结：

本次实验是我们在以实验一开发环境为背景的情况下最后一个实验，有了之前的基础，这次的比较简单易行。比起实验四面对make编译不成功时，我们的一筹莫展，现在我们掌握之前的经验方法，可以编译出来了，之后挂载部分与实验二相似，这次实验是简单嵌入式WEB服务器实验，通过对实验指导书的预习，我们明白了在ARM开发板上开发一个简单的WEB的过程，以及在ARM开发板上SOCKET网络编程和Linux下signal（）函数的使用。我们通过这几次实验收获了很多实战经验，相信以后会用上它们。