实验报告（实验五）

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、1352班                        

姓名：刘浩晨、王玥                 学号：20135318、20135232

成绩：            指导教师：娄嘉鹏           实验日期：2015.12.01

实验密级：        预习程度：               实验时间：15:30-18:00

仪器组次：         必修/选修：必修             实验序号：五

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

PC机

Lenovo

1

嵌入式实验平台

UP-TECH S2410

1

实验内容、步骤与体会：

一、实验内容与步骤 

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

　　

  1 httpd.c代码分析
  2 
  3  / * httpd.c:  A very simple http server 
  4  * Copyfight (C) 2003  Zou jian guo <ah_zou@163.com> 
  5  * Copyright (C) 2000 Lineo, Inc.  (www.lineo.com) 
  6  * Copyright (c) 1997-1999 D. Jeff Dionne <jeff@lineo.ca> 
  7  * Copyright (c) 1998  Kenneth Albanowski <kjahds@kjahds.com> 
  8  * Copyright (c) 1999  Nick Brok <nick@nbrok.iaehv.nl> 
  9  * 
 10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify 
 11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by 
 12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or 
 13  * (at your option) any later version. 
 14  * 
 15  */ 
 16  
 17 #include <stdio.h> 
 18 #include <stdlib.h> 
 19 #include <fcntl.h> 
 20 #include <string.h> 
 21 #include <sys/types.h> 
 22 #include <sys/socket.h> 
 23 #include <netinet/in.h> 
 24 #include <errno.h> 
 25 #include <sys/stat.h> 
 26 #include <dirent.h> 
 27 #include <signal.h> 
 28 #include <unistd.h> 
 29 #include <ctype.h> 
 30 #include "pthread.h" 
 31  
 32 #define DEBUG 
 33  
 34 int KEY_QUIT=0; 
 35 int TIMEOUT=30; //设置闹钟秒数； 
 36  
 37 #ifndef O_BINARY 
 38 #define O_BINARY 0 
 39 #endif 
 40  
 41 char referrer[128]; 
 42 int content_length; 
 43  
 44 #define SERVER_PORT 80 
 45  
 46 int PrintHeader(FILE *f, int content_type)   //发送HTTP协议数据头 
 47 { 
 48   alarm(TIMEOUT); 
 49   fprintf(f,"HTTP/1.0 200 OKn"); //服务器回应http协议数据头的状态行；发送请求成功； 
 50   switch (content_type) 
 51   {  
 52    case 't': 
 53 fprintf(f,"Content-type: text/plainn"); //发送纯文本文件信息； 
 54 break; 
 55    case 'g': 
 56 fprintf(f,"Content-type: image/gifn"); //发送gif格式图片信息； 
 57 break; 
 58    case 'j': 
 59 fprintf(f,"Content-type: image/jpegn"); //发送gpeg格式图片信息； 
 60 break; 
 61    case 'h': 
 62 fprintf(f,"Content-type: text/htmln"); //发送html信息； 
 63 break; 
 64   } 
 65   fprintf(f,"Server: uClinux-httpd 0.2.2n"); //发送服务器版本信息； 
 66   fprintf(f,"Expires: 0n"); //发送文件永不过期信息； 
 67   fprintf(f,"n"); //打印换行符； 
 68   alarm(0); 
 69   return(0); 
 70 } 
 71  
 72 int DoJpeg(FILE *f, char *name)  //对jpeg格式的文件进行处理； 
 73 { 
 74   char *buf; 
 75   FILE * infile; 
 76   int count; 
 77   
 78   if (!(infile = fopen(name, "r"))) { //通过文件名打开一个文件，只读属性； 
 79 alarm(TIMEOUT); 
 80 fprintf(stderr, "Unable to open JPEG file %s, %dn", name, errno); 
 81 fflush(f); 
 82 alarm(0); 
 83 return -1; 
 84   } 
 85   
 86   PrintHeader(f,'j');//发送j类型的http协议数据头信息； 
 87  
 88   
 89   copy(infile,f); /* prints the page */  
 90   
 91   alarm(TIMEOUT); 
 92   fclose(infile); 
 93   alarm(0); 
 94   
 95   return 0; 
 96 } 
 97  
 98 int DoGif(FILE *f, char *name)  //对gif格式的文件进行处理； 
 99 { 
100   char *buf; 
101   FILE * infile; 
102   int count; 
103  
104   if (!(infile = fopen(name, "r"))) { //通过文件名打开一个文件，只读属性； 
105 alarm(TIMEOUT); 
106 fprintf(stderr, "Unable to open GIF file %s, %dn", name, errno); 
107 fflush(f); 
108 alarm(0); 
109 return -1; 
110   } 
111    
112   PrintHeader(f,'g'); //发送g类型的http协议数据头信息 
113  
114   copy(infile,f); /* prints the page */   
115  
116   alarm(TIMEOUT); 
117   fclose(infile); 
118   alarm(0); 
119    
120   return 0; 
121 } 
122  
123 int DoDir(FILE *f, char *name) //对目录进行处理； 
124 { 
125   char *buf; 
126   DIR * dir; 
127   struct dirent * dirent; //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 
128  
129   if ((dir = opendir(name))== 0) { //打开一个目录； 
130 fprintf(stderr, "Unable to open directory %s, %dn", name, errno); 
131 fflush(f); 
132 return -1; 
133   } 
134    
135   PrintHeader(f,'h'); //发送h类型的http协议数据头信息 
136    
137   alarm(TIMEOUT); 
138   fprintf(f, "<H1>Index of %s</H1>nn",name); 
139   alarm(0); 
140  
141   if (name[strlen(name)-1] != '/') { //若名字的后面没有/则默认加上 /； 
142 strcat(name, "/"); 
143   } 
144    
145   while(dirent = readdir(dir)) { //读取目录； 
146 alarm(TIMEOUT); 
147    
148 fprintf(f, "<p><a href="/%s%s">%s</p>n", name, dirent->d_name, dirent->d_name); 
149 alarm(0); //发送目录信息； 
150   } 
151    
152   closedir(dir); 
153   return 0; 
154 } 
155  
156 int DoHTML(FILE *f, char *name) 
157 { 
158   char *buf; 
159   FILE *infile; //定义文件流指针 
160   int count;  
161   char * dir = 0; 
162  
163   if (!(infile = fopen(name,"r"))) {   //通过文件名打开一个文件，只读属性； 
164 alarm(TIMEOUT);  
165 fprintf(stderr, "Unable to open HTML file %s, %dn", name, errno); //打印打开文件失败信息； 
166 fflush(f); 
167 alarm(0); 
168 return -1; 
169   } 
170  
171   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； 
172   copy(infile,f); /* prints the page */  //将打开的文件内容通过发送回客户端； 
173  
174   alarm(TIMEOUT); 
175   fclose(infile); 
176   alarm(0); 
177  
178   return 0; 
179 } 
180  
181 int DoText(FILE *f, char *name) //纯文本文件的处理； 
182 { 
183   char *buf; 
184   FILE *infile; //定义文件流指针； 
185   int count; 
186  
187   if (!(infile = fopen(name,"r"))) { //通过文件名打开一个文件，只读属性 
188 alarm(TIMEOUT); 
189 fprintf(stderr, "Unable to open text file %s, %dn", name, errno); 
190 fflush(f); 
191 alarm(0); 
192 return -1; 
193   } 
194  
195   PrintHeader(f,'t'); //发送t类型的http协议数据头信息； 
196   copy(infile,f); /* prints the page */   
197  
198   alarm(TIMEOUT); 
199   fclose(infile); 
200   alarm(0); 
201  
202   return 0; 
203 } 
204  
205 int ParseReq(FILE *f, char *r) 
206 { 
207   char *bp; //定义指针bp； 
208   struct stat stbuf;  
209   char * arg; //参数指针； 
210   char * c; 
211   int e; 
212   int raw; 
213  
214 #ifdef DEBUG 
215   printf("req is '%s'n", r); //打印请求命令；例如：GET /img/baidu_sylogo1.gif HTTP/1.1rn 
216 #endif 
217    
218   while(*(++r) != ' ');  /*skip non-white space*/ //判断buf中的内容是否为空跳过非空白； 
219   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； 
220   r++; 
221    
222   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； 
223   r++; 
224   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 
225    
226   while(*r && (*(r) != ' ') && (*(r) != '?')) 
227   r++;//当r不为空，并求 r不为?时r指向下一个字符 
228    
229 #ifdef DEBUG 
230   printf("bp='%s' %x, r='%s' n", bp, *bp,r); //打印 r和bp的值； 
231 #endif 
232    
233   if (*r == '?')   //判断 r是否为 ？若为？则执行以下语句； 
234   { 
235   char * e; //定义指针变量； 
236   *r = 0;  //将r所在位置处的字符设为; 的ASCII码值是0 
237   arg = r+1; //arg指向下一个参数； 
238   if (e = strchr(arg,' '))  
239 { 
240   *e = '';  //如果arg为空则将arg所在位置置为复制给e; 
241   } 
242   } else  
243 { // 如果当前r指向字符不为 '?', 将r指向字符置为 ''，  
244   arg = 0;  
245   *r = 0;   // r处设为; 
246 } 
247    
248   c = bp;//将bp赋值给c; 
249  
250 /*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/ 
251   if (c[0] == 0x20){ //判断c中的字符内容是否为空格；若为空格 
252 c[0]='.'; //将.和放入c数组中； 
253 c[1]='';  
254 } 
255 /*zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz*/ 
256 if(c[0] == '') strcat(c,"."); //若 c中为则将.链接在c后； 
257  
258 if (c && !stat(c, &stbuf))  //通过文件名c获取文件信息，并保存在stbuf中
259 //返回值:  执行成功则返回0，失败返回-1，错误代码存于errno
260  
261   { 
262 if (S_ISDIR(stbuf.st_mode))//判断结果是否为特定的值 
263 {  
264 char * end = c + strlen(c); //end指向c的末尾； 
265 strcat(c, "/index.html"); //将/index.html加到c后，后面追加; 
266 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； 
267 { 
268 DoHTML(f, c); //对html文件进行处理； 
269 }  
270 else  
271 { 
272   *end = ''; //将end指向; 
273 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； 
274 } 
275 } 
276 else if (!strcmp(r - 4, ".gif")) //判断r中的后四个字符，即判断文件类型； 
277   DoGif(f,c);  //若是 gif格式的文件则跳转到DoGif对其进行处理； 
278 else if (!strcmp(r - 4, ".jpg") || !strcmp(r - 5, ".jpeg")) 
279   DoJpeg(f,c); //若是 jpg或jpeg格式的文件则跳转到DoJpeg对其进行处理； 
280 else if (!strcmp(r - 4, ".htm") || !strcmp(r - 5, ".html")) 
281 DoHTML(f,c); //若是 htm格式的文件则跳转到DoHTML处对其进行处理； 
282  else 
283   DoText(f,c);//若是 纯文本格式的文件则跳转到DoText对其进行处理 
284 }  
285 else{ 
286   PrintHeader(f,'h'); //发送h类型的http协议数据头 
287   alarm(TIMEOUT); 
288   fprintf(f, "<html><head><title>404 File Not Found</title></head>n"); //打印出错信息 
289 fprintf(f, "<body>The requested URL was not found on this server</body></html>n"); 
290   alarm(0); 
291 } 
292   return 0; 
293 } 
294  
295 void sigalrm(int signo) //定时器终止时发送给进程的信号； 
296 { 
297 /* got an alarm, exit & recycle */ 
298 exit(0); 
299 } 
300  
301 int HandleConnect(int fd) 
302 { 
303   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； 
304  
305   char buf[160];  //定义缓冲区buf用来存放客户端的请求命令； 
306   char buf1[160]; //定义缓冲区buf用来存放客户端的各字段信息； 
307  
308   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。  
309   if (!f) {//若文件打开失败则打印出错信息； 
310 fprintf(stderr, "httpd: Unable to open httpd input fd, error %dn", errno); 
311 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  
312 close(fd);//关闭文件描述符； 
313 alarm(0); //将闹钟时间清0； 
314 return 0; 
315   } 
316   setbuf(f, 0); //将关闭缓冲区； 
317  
318   alarm(TIMEOUT); //启用闹钟； 
319  
320   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； 
321 fprintf(stderr, "httpd: Error reading connection, error %dn", errno); 
322 fclose(f); //关闭文件描述符； 
323 alarm(0);   
324 return 0; 
325   } 
326 #ifdef DEBUG 
327   printf("buf = '%s'n", buf); //打印客户机发出的请求命令； 
328 #endif 
329  
330   alarm(0);  //将闹钟时间清0； 
331  
332   referrer[0] = '';//初始化referrer数组； 
333   content_length = -1;  //将信息长度初始化为-1； 
334  
335  alarm(TIMEOUT);  //设置定时器； 
336 //read other line to parse Rrferrer and content_length infomation 
337 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； 
338   alarm(TIMEOUT); 
339 #ifdef DEBUG 
340 printf("Got buf1 '%s'n", buf1); //打印buf1中的信息； 
341 #endif 
342 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； 
343   char * c = buf1+8; 
344   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； 
345 c++; 
346 strcpy(referrer, c); //将c所指的内存单元的内容复制到referrer数组中； 
347 }  
348 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； 
349   char * c = buf1+8; 
350   char * c = buf1+9; 
351   while (isspace(*c))  //判断c处是否���空格若为空格则c指向下一个字符; 
352 c++; 
353   strcpy(referrer, c); //将c所指的内存单元的内容复制到referrer数组中； 
354 }  
355 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； 
356  
357   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； 
358 }  
359   } 
360   alarm(0); 
361    
362   if (ferror(f)) {  //错误信息输出； 
363 fprintf(stderr, "http: Error continuing reading connection, error %dn", errno); 
364 fclose(f); 
365 return 0; 
366   } 
367  
368   ParseReq(f, buf); //解析客户请求函数； 
369  
370   alarm(TIMEOUT); //打开计时器； 
371   fflush(f); //刷新流； 
372   fclose(f); //关闭文件流； 
373   alarm(0); 
374   return 1; 
375 } 
376  
377  
378  
379 void* key(void* data) 
380 { 
381 int c; 
382 for(;;){ 
383 c=getchar(); //从键盘输入一个字符 
384 if(c == 'q' || c == 'Q'){ 
385 KEY_QUIT=1; 
386 exit(10); //若输入q则退出程序； 
387 break; 
388 } 
389 } 
390  
391 } 
392  
393 int main(int argc, char *argv[]) 
394 { 
395   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； 
396   int len;  
397   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； 
398   struct sockaddr_in ec; 
399   struct sockaddr_in server_sockaddr; //定义结构体变量； 
400    
401   pthread_t th_key;//定义线程号； 
402   void * retval;   //用来存储被等待线程的返回值。  
403  
404  
405   signal(SIGCHLD, SIG_IGN); //忽略信号量； 
406   signal(SIGPIPE, SIG_IGN); 
407   signal(SIGALRM, sigalrm);  //设置时钟信号的对应动作； 
408  
409   chroot(HTTPD_DOCUMENT_ROOT);  //改变根目录；在makefile文件中指定； 
410   printf("starting httpd...n"); //打印启用服务器程序信息； 
411   printf("press q to quit.n"); 
412 //  chdir("/"); 
413  
414   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； 
415 /* I'm running from inetd, handle the request on stdin */ 
416 fclose(stderr); 
417 HandleConnect(0); //向HandleConnect函数传入0文件描述符即标准输入； 
418 exit(0);  
419   } 
420  
421   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； 
422 perror("Unable to obtain network"); 
423 exit(1); 
424   } 
425    
426   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 
427  sizeof(true))) == -1) { 
428 perror("setsockopt failed");   //输出错误信息； 
429 exit(1); 
430   } 
431  
432   server_sockaddr.sin_family = AF_INET; //设置ip地址类型； 
433   server_sockaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);  //设置网络端口； 
434   server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //INADDR_ANY表示本地任意ip; 
435    
436   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；
437  
438  sizeof(server_sockaddr)) == -1)  {  
439 perror("Unable to bind socket");//若绑定失败则打印出错信息； 
440 exit(1); 
441   } 
442  
443   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； 
444 perror("Unable to listen"); 
445 exit(4); 
446   } 
447  
448    
449    pthread_create(&th_key, NULL, key, 0);   //创建线程； 
450   /* Wait until producer and consumer finish. */ 
451   printf("wait for connection.n"); //打印服务器等待链接信息； 
452   while (1) {   
453    
454 len = sizeof(ec);//ec结构体变量的长度； 
455 if((fd = accept(s, (void *)&ec, &len)) == -1) { //接受客户机的请求，与客户机建立链接； 
456   exit(5); 
457   close(s); 
458 } 
459 HandleConnect(fd); //处理链接函数调用fd 为客户连接文件描述符；； 
460  
461   } 
462   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；
463 　　 
464 }

 

2、编译应用程序

gcc编译，运行 make 产生可执行文件 httpd

3、下载调试

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，本例中用的是 index 测试网页。下载结果如图一：

 

4、本机测试

在台式机的浏览器中输入 http：//192.168.0.111（111 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（如图 2.7.8）和在开发板上的服务器的打印信息。实验结果如下图二：

图二 本机测试结果

 

二、遇到的问题与解决方法

1、在运行make命令产生可执行文件httpd时，我们运行make命令结束后，进入07_httpd文件夹内查看，发现并没有生成httpd这一文件，详细见下图三：

 

图三 问题一截图

解决办法：再次运行make命令后得到提示“can’t open output file ../bin/httpd”，可知，在我们当前所在的07_httpd文件夹的上级目录ws中并不存在bin这个文件夹，所以导致命令运行时无法进入ws/bin/httpd这一路径，由此，我们选择使用了mkdir这个创建指定名称目录的命令，返回到当前目录的上一级目录中，使用“mkdir bin”在ws文档中创建了bin目录，于是可顺利运行make命令产生httpd文件，解决过程如下图四：

 

图四 问题一解决过程

 

2、在将httpd服务下载到开发板上这一步骤中，挂载超级终端与共享文件建立通讯时，输入“mount  -t nfs  -o nolock  192.168.0.234:/root/bc  /host”时，提示“No such file or directory”错误提示，具体问题见下图五：

 

图五 问题二截图

 

解决方法：再次查看共享文件目录，确定我们并不存在/root/home/bc这一目录，将命令行修改为“mount  -t nfs  -o nolock  192.168.0.234:/home/bc  /host”即可解决所提示错误，解决过程如图六：

图六 问题二解决过程

三、实验体会

这次实验是简单嵌入式WEB服务器实验，首先进行代码的阅读和理解，然后再实验。通过这些我们对在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（）函数的使用有了一定的了解。在实验开始ARM开发板的搭建以及超级终端的建立较为顺利，因为有了前几次实验的经验。所以不管是学书本上的知识还是动手操作，都是熟能生巧，应该多看多练多巩固，这样才能真正吸收。这次实验也是最后一次实验了，通过这五次实验，我们更加深入了解了linux和有趣的东西。对我们的学习生活也有一定的帮助。我们以后将会继续努力学习。

posted on 2015-12-04 21:46  20135318刘浩晨  阅读(779)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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