2017-2018-1 20155220 《信息安全系统设计基础》第八周学习总结

第八周测试-1

参考 http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECCLA 在Linux下完成“求命令行传入整数参数的和”

测试代码传入自己的8位学号

#include <stdio.h>
int main(int argc,int *argv[])
{
int sum=0,i;
for(i=0;i<argc;i++)
{
sum=sum+atoi(argv[i]);
}
printf("%d",sum);
printf("20155220
");
}

第八周测试-2

把第一个练习中的代码在X86-64（Ubuntu）中反汇编，给出汇编代码和机器码的截图

把X86-64汇编翻译成Y86-64汇编，并给出相应机器码的截图（使用附件中的Y86-64模拟器）

C语言代码：

#include <stdio.h>
int main(int argc,int *argv[])
{
int sum=0,i;
for(i=0;i<argc;i++)
{
sum=sum+atoi(argv[i]);
}
printf("%d",sum);
printf("20155220
");
}

X86-64汇编：

    .file   "sum.c"

    .section    .rodata

.LC0:

    .string "Total: %d
"

    .text

    .globl  main

    .type   main, @function

main:

.LFB2:

    .cfi_startproc

    pushq   %rbp

    .cfi_def_cfa_offset 16

    .cfi_offset 6, -16

    movq    %rsp, %rbp

    .cfi_def_cfa_register 6

    subq    $32, %rsp

    movl    %edi, -20(%rbp)

    movq    %rsi, -32(%rbp)

    movl    $0, -4(%rbp)

    movl    $0, -8(%rbp)

    jmp .L2

.L3:

    movl    -8(%rbp), %eax

    cltq

    leaq    0(,%rax,8), %rdx

    movq    -32(%rbp), %rax

    addq    %rdx, %rax

    movq    (%rax), %rax

    movq    %rax, %rdi

    call    atoi

    addl    %eax, -4(%rbp)

    addl    $1, -8(%rbp)

.L2:

    movl    -8(%rbp), %eax

    cmpl    -20(%rbp), %eax

    jl  .L3

    movl    -4(%rbp), %eax

    movl    %eax, %esi

    movl    $.LC0, %edi

    movl    $0, %eax

    call    printf

    movl    $0, %eax

    leave

    .cfi_def_cfa 7, 8

    ret

    .cfi_endproc

.LFE2:

    .size   main, .-main

    .ident  "GCC: (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) 5.4.0 20155220"

    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

X86-64机器码：

0000000000000000 <main>:
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   48 83 ec 20             sub    $0x20,%rsp
   8:   89 7d ec                mov    %edi,-0x14(%rbp)
   b:   48 89 75 e0             mov    %rsi,-0x20(%rbp)
   f:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x4(%rbp)
  16:   c7 45 f8 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x8(%rbp)
  1d:   eb 26                   jmp    45 <main+0x45>
  1f:   8b 45 f8                mov    -0x8(%rbp),%eax
  22:   48 98                   cltq   
  24:   48 8d 14 c5 00 00 00    lea    0x0(,%rax,8),%rdx
  2b:   00 
  2c:   48 8b 45 e0             mov    -0x20(%rbp),%rax
  30:   48 01 d0                add    %rdx,%rax
  33:   48 8b 00                mov    (%rax),%rax
  36:   48 89 c7                mov    %rax,%rdi
  39:   e8 00 00 00 00          callq  3e <main+0x3e>
  3e:   01 45 fc                add    %eax,-0x4(%rbp)
  41:   83 45 f8 01             addl   $0x1,-0x8(%rbp)
  45:   8b 45 f8                mov    -0x8(%rbp),%eax
  48:   3b 45 ec                cmp    -0x14(%rbp),%eax
  4b:   7c d2                   jl     1f <main+0x1f>
  4d:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
  50:   89 c6                   mov    %eax,%esi
  52:   bf 00 00 00 00          mov    $0x0,%edi
  57:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  5c:   e8 00 00 00 00          callq  61 <main+0x61>
  61:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  66:   c9                      leaveq 
  67:   c3                      retq

Y86-64汇编：

    .file   "sum.c"

    .section    .rodata

.LC0:

    .string "Total: %d
"

    .text

    .globl  main

    .type   main, @function

main:

.LFB2:

    .cfi_startproc

    pushq   %rbp

    .cfi_def_cfa_offset 16

    .cfi_offset 6, -16

    movq    %rsp, %rbp

    .cfi_def_cfa_register 6

    subq    $32, %rsp

    irmovq  %edi, -20(%rbp)

    irmovq  %rsi, -32(%rbp)

    irmovlq $0, -4(%rbp)

    irmovlq $0, -8(%rbp)

    jmp .L2

.L3:

    movl    -8(%rbp), %eax

    cltq

    leaq    0(,%rax,8), %rdx

    movq    -32(%rbp), %rax

    addq    %rdx, %rax

    movq    (%rax), %rax

    movq    %rax, %rdi

    call    atoi

    addl    %eax, -4(%rbp)

    addl    $1, -8(%rbp)

.L2:

    movlq   -8(%rbp), %eax

    cmpl    -20(%rbp), %eax

    jl  .L3

    movl    -4(%rbp), %eax

    movl    %eax, %esi

    movl    $.LC0, %edi

    movl    $0, %eax

    call    printf

    movl    $0, %eax

    leave

    .cfi_def_cfa 7, 8

    ret

    .cfi_endproc

.LFE2:

    .size   main, .-main

    .ident  "GCC: (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) 5.4.0 20155220"

    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

第八周测试-3

基于socket 使用教材的csapp.h csapp.c,实现daytime(13)服务器（端口我们使用13+后三位学号）和客户端
服务器响应消息格式是
“
客户端IP：XXXX
服务器实现者学号：XXXXXXXX
当前时间： XX：XX：XX
”
上方提交代码

提交一个客户端至少查询三次时间的截图测试截图

提交至少两个客户端查询时间的截图测试截图

基于socket，用多进程和多线程分别实现daytime服务器并发功能。

server：

#include <netinet/in.h>    // for sockaddr_in
#include <sys/types.h>    // for socket
#include <sys/socket.h>    // for socket
#include <stdio.h>        // for printf
#include <stdlib.h>        // for exit
#include <string.h>        // for bzero
#include <unistd.h>        // for fork
#include <sys/signal.h> // for signal
#include <sys/wait.h>    // for wait
#include <time.h>
#include <arpa/inet.h>
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT    6666 
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE  20
#define BUFFER_SIZE 1024
void reaper(int sig)
{
    int status;
    //调用wait3读取子进程的返回值,使zombie状态的子进程彻底释放
    while(wait3(&status,WNOHANG,(struct rusage*)0) >=0)
        ;
}
int main(int argc, char **argv)
{
    //设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器internet地址, 端口
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr)); //把一段内存区的内容全部设置为0
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);

    time_t t;


    //创建用于internet的流协议(TCP)socket,用server_socket代表服务器socket
    int server_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if( server_socket < 0)
    {
        printf("Create Socket Failed!
");
        exit(1);
    }
    
    //把socket和socket地址结构联系起来
    if( bind(server_socket,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr)))
    {
        printf("Server Bind Port : %d Failed!
", HELLO_WORLD_SERVER_PORT); 
        exit(1);
    }
    
    //server_socket用于监听
    if ( listen(server_socket, LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE) )
    {
        printf("Server Listen Failed!"); 
        exit(1);
    }
    //通知操作系统,当收到子进程的退出信号(SIGCHLD)时,执行reaper函数,释放zombie状态的进程
    (void)signal(SIGCHLD,reaper);
    
    while (1) //服务器端要一直运行
    {
        //定义客户端的socket地址结构client_addr
        struct sockaddr_in client_addr;
        socklen_t length = sizeof(client_addr);

        //接受一个到server_socket代表的socket的一个连接
        //如果没有连接请求,就等待到有连接请求--这是accept函数的特性
        //accept函数返回一个新的socket,这个socket(new_server_socket)用于同连接到的客户的通信
        //new_server_socket代表了服务器和客户端之间的一个通信通道
        //accept函数把连接到的客户端信息填写到客户端的socket地址结构client_addr中

        int new_server_socket = accept(server_socket,(struct sockaddr*)&client_addr,&length);
        if ( new_server_socket < 0)
        {
            printf("Server Accept Failed!
");
            break;
        }
        int child_process_pid = fork(); //fork()后,子进程是主进程的拷贝
        //在主进程和子进程中的区别是fork()的返回值不同.
        if(child_process_pid == 0 )//如果当前进程是子进程,就执行与客户端的交互
        {
             t=time(NULL);
            close(server_socket); //子进程中不需要被复制过来的server_socket
            char buffer[BUFFER_SIZE];
            bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
            //strcpy(buffer,"20155220实现");
            strcat(buffer,"
"); //C语言字符串连接              
            
            //发送buffer中的字符串到new_server_socket,实际是给客户端
            send(new_server_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
            printf("服务器实现者学号：20155220
");
        printf("客户端IP：%s 
",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
            printf("当前时间： %s
",ctime(&t));
            send(new_server_socket,(void *)&t,sizeof(time_t),0);

            bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
            //接收客户端发送来的信息到buffer中
            length = recv(new_server_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
            if (length < 0)
            {
                printf("Server Recieve Data Failed!
");
                exit(1);
            }
            printf("
%s
",buffer);
            //关闭与客户端的连接
            close(new_server_socket); 
            exit(0);         
        }
        else if(child_process_pid > 0)     //如果当前进程是主进程 
            close(new_server_socket);    //主进程中不需要用于同客户端交互的new_server_socket
    }
    //关闭监听用的socket
    close(server_socket);
    return 0;
}

client:

#include <netinet/in.h>    // for sockaddr_in
#include <sys/types.h>    // for socket
#include <sys/socket.h>    // for socket
#include <stdio.h>        // for printf
#include <stdlib.h>        // for exit
#include <string.h>        // for bzero
#include <time.h>
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT    6666 
#define BUFFER_SIZE 1024

void talk_to_server(char ** argv)
{
    //设置一个socket地址结构client_addr,代表客户机internet地址, 端口
    struct sockaddr_in client_addr;
    bzero(&client_addr,sizeof(client_addr)); //把一段内存区的内容全部设置为0
    client_addr.sin_family = AF_INET;    //internet协议族
    client_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);//INADDR_ANY表示自动获取本机地址
    client_addr.sin_port = htons(0);    //0表示让系统自动分配一个空闲端口
    //创建用于internet的流协议(TCP)socket,用client_socket代表客户机socket
    int client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    time_t t;
    if( client_socket < 0)
    {
        printf("Create Socket Failed!
");
        exit(1);
    }
    //把客户机的socket和客户机的socket地址结构联系起来
    if( bind(client_socket,(struct sockaddr*)&client_addr,sizeof(client_addr)))
    {
        printf("Client Bind Port Failed!
"); 
        exit(1);
    }

    //设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器的internet地址, 端口
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr,sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    if(inet_aton(argv[1],&server_addr.sin_addr) == 0) //服务器的IP地址来自程序的参数
    {
        printf("Server IP Address Error!
");
        exit(1);
    }
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);
    socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr);
    //向服务器发起连接,连接成功后client_socket代表了客户机和服务器的一个socket连接
    if(connect(client_socket,(struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)
    {
        printf("Can Not Connect To %s!
",argv[1]);
        exit(1);
    }

    char buffer[BUFFER_SIZE];
    bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
    //从服务器接收数据到buffer中
    int length = recv(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
    if(length < 0)
    {
        printf("Recieve Data From Server %s Failed!
", argv[1]);
        exit(1);
    }
    printf("From Server %s :	%s
",argv[1],buffer);
    length = recv(client_socket,(void *)&t,sizeof(time_t),0);
    if(length < 0)
    {
        printf("Recieve Data From Server %s Failed!
", argv[1]);
        exit(1);
    }
    printf("当前时间： %s 
",ctime(&t));
    bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
    //strcpy(buffer,"Thanks!");
    //向服务器发送buffer中的数据
    send(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
    //关闭socket
    close(client_socket);
}
int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage: .\%s ServerIPAddress
",argv[0]);
        exit(1);
    }
    talk_to_server(argv);

    return 0;
}

进程与线程

进程

进程定义：进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体;在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。进程是靠内核自动调度实现的，而且因为他们有各自的独立的虚拟地址空间，所以要在各个进程内实现共享数据，必须要有显式的IPC机制。事件驱动程序创建它们自己的并发逻辑流，这些逻辑流被模型化成状态机，用I/O多路复用来显式地角度这些流。

• 进程的特性有：

动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。

并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行

独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；

异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进

结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

• 负责调度的算法有：FIFS（先到先得原则）、短进程优先算法、最短剩余时间优先算法等。

线程：

• 线程定义：线程是程序中一个单一的顺序控制流程。进程内一个相对独立的、可调度的执行单元，是系统独立调度和分派CPU的基本单位指运行中的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。

• 线程种类： 线程有两种。一种是用户级线程：管理过程全部由用户程序完成，操作系统内核心只对进程进行管理。另外一种是核心级线程：由操作系统内核进行管理。操作系统内核给应用程序提供相应的系统调用和应用程序接口API，以使用户程序可以创建、执行、撤消线程。

• 进程与线程区别：

（1）地址空间和其它资源（如打开文件）：进程间相互独立，同一进程的各线程间共享。某进程内的线程在其它进程不可见。

（2）通信：进程间通信IPC，线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信——需要进程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。

（3）调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

（4）在多线程OS中，进程不是一个可执行的实体。