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。
来源：https://www.cnblogs.com/lhc-java/p/5020605.html