2017-2018-1 20155217《信息安全系统设计基础》实验三

2017-2018-1 20155217《信息安全系统设计基础》实验三

任务一

• 学习使用Linux命令wc(1)
• 基于Linux Socket程序设计实现wc（1）服务器(端口号是你学号的后6位)和客户端，客户端传一个文本文件给服务器，服务器返加文本文件中的单词数

有关wc命令

使用man wc查看wc命令的基本用法

1. wc命令功能统计指定文件中的字节数、字数、行数，并将统计结果显示输出。该命令统计指定文件中的字节数、字数、行数。如果没有给出文件名，则从标准输入读取。wc同时也给出所指定文件的总统计数。

2. wc命令格式：wc [选项]文件

3. wc命令参数：
(1)-c：统计字节数。
(2)-l：统计行数。
(3)-m：统计字符数。这个标志不能与 -c 标志一起使用。
(4)-w：统计字数。一个字被定义为由空白、跳格或换行字符分隔的字符串。
(5)-L：打印最长行的长度。
(6)-help：显示帮助信息
(7)--version：显示版本信息

实例一：查看文件的字节数、字数、行数

实例二：用wc命令怎么做到只打印统计数字不打印文件名

实例三：用来统计当前目录下的文件数

实例四：统计某文件中出现过某个特定单词（字母）的行数

• 命令grep (单词/字母) 文件名 | wc -l

实例五：统计某文件中出现过某个特定单词（字母）的个数

• 命令grep -o (单词/字母) 文件名 | wc -l

• 因此，wc命令c语言主代码如下：

int main(int argc, char *argv[])
{
    int characters, lines, words, state;
    char c;
    state = characters = lines = words = 0;
    while((c = getchar()) != '0') {
        characters++;
        if(c == '\n') {
            lines++;
            state = 0;
            continue;
        } else if(c == ' ') {
            state = 0;
            continue;
        } else if(c == '\t') {
            state = 0;
            continue;
        } else {
            if(state == 0) {
                state = BEGIN;
                words++;
            }
            continue;
        }
    }
    printf("%d characters. %d words. %d lines.\n", characters, words, lines);
}

实现传送文本文件的服务器和客户端

• 服务器端程序的编译：gcc -o file_server file_server.c
• 客户端程序的编译：gcc -o file_client file_client.c
• 服务器端程序的运行,在一个计算机的终端执行
  ./file_server
• 客户端程序的运行,在另一个计算机的终端中执行./file_client,运行服务器程序的计算机的IP地址
• 根据提示输入要传输的服务器上的文件，该文件在服务器的运行目录上
• 在实际编程和测试中,可以用2个终端代替2个计算机，任何计算机都可以通过127.0.0.1访问自己. 也可以用计算机的实际IP地址代替127.0.0.1

服务器主代码：

int main(int argc, char **argv)
{
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);

    //创建用于internet的流协议(TCP)socket,用server_socket代表服务器socket
    int server_socket = socket(PF_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);
    }
    while (1) //服务器端要一直运行
    {
        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!\n");
            break;
        }
        
        char buffer[BUFFER_SIZE];
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
        length = recv(new_server_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
        if (length < 0)
        {
            printf("Server Recieve Data Failed!\n");
            break;
        }
        char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
        bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
        strncpy(file_name, buffer, strlen(buffer)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer));
        FILE * fp = fopen(file_name,"r");
        if(NULL == fp )
        {
            printf("File:\t%s Not Found\n", file_name);
        }
        else
        {
            bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
            int file_block_length = 0;
            while( (file_block_length = fread(buffer,sizeof(char),BUFFER_SIZE,fp))>0)
            {
                printf("file_block_length = %d\n",file_block_length);
                //发送buffer中的字符串到new_server_socket,实际是给客户端
                if(send(new_server_socket,buffer,file_block_length,0)<0)
                {
                    printf("Send File:\t%s Failed\n", file_name);
                    break;
                }
                bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
            }
            fclose(fp);
            printf("File:\t%s Transfer Finished\n",file_name);
        }
        //关闭与客户端的连接
        close(new_server_socket);
    }
    //关闭监听用的socket
    close(server_socket);
    return 0;
}

客户端主代码：

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage: ./%s ServerIPAddress\n",argv[0]);
        exit(1);
    }

    int client_socket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if( client_socket < 0)
    {
        printf("Create Socket Failed!\n");
        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!\n"); 
        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!\n");
        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!\n",argv[1]);
        exit(1);
    }

    char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
    bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
    printf("Please Input File Name On Server:\t");
    scanf("%s", file_name);
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
    strncpy(buffer, file_name, strlen(file_name)>BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name));
    
    //向服务器发送buffer中的数据
    send(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0);
    FILE * fp = fopen(file_name,"w");
    if(NULL == fp )
    {
        printf("File:\t%s Can Not Open To Write\n", file_name);
        exit(1);
    }
    
    //从服务器接收数据到buffer中
    bzero(buffer,BUFFER_SIZE);
    int length = 0;
    while( length = recv(client_socket,buffer,BUFFER_SIZE,0))
    {
        if(length < 0)
        {
            printf("Recieve Data From Server %s Failed!\n", argv[1]);
            break;
        }

        int write_length = fwrite(buffer,sizeof(char),length,fp);
        if (write_length<length)
        {
            printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name);
            break;
        }
        bzero(buffer,BUFFER_SIZE);    
    }
    printf("Recieve File:\t %s From Server[%s] Finished\n",file_name, argv[1]);
    
    fclose(fp);
    //关闭socket
    close(client_socket);
    return 0;
}

代码运行结果如下：

任务二

• 使用多线程实现wc服务器并使用同步互斥机制保证计数正确
• 通过man -k命令查看与创建进程相关的函数，找到pthread_create()函数，使用man 3 pthread_create命令可以得知其用法:

• 因此，服务器需要循环检测是否有新的连接。如果有，则调用pthread_create()函数创建新的进程，并执行相关代码。相关代码如下：

while(1){
        //接受客户端连接
        socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
        struct sockaddr_in client_addr; //客户端地址结构
        int client_sock = accept(ss, (struct sockaddr*)&client_addr, &addrlen);
        if(client_sock < 0){
            printf("accept error\n");
        }
        printf("accept success\n");

        pthread_t pid;
        if(pthread_create(&pid, NULL, process_client, &client_sock) < 0){
            printf("pthread_create error\n");
        }
    }

• 运行结果如下：
  

任务三（未完成）

• 交叉编译多线程版本服务器并部署到实验箱中
  PC机作客户端测试wc服务器

实验体会

这次实验使我更加深刻地意识到知识之间的关联性是有多么的密切，比如这次的pthread库。它不是Linux系统默认的库，连接时需要使用静态库libpthread.a，所以在线程函数在编译时，需要使用“-lpthread”链接库函数。不经常巩固以往的知识点，它对你依旧只是陌生人。