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：
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名称 |
型号 |
数量 |
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嵌入式开发平台 |
UP-NETARM2410-CL |
1 |
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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。