20155301信息安全系统设计基础第三次实验

信息安全系统设计基础第三次实验

实验一

任务要求

1）学习使用Linux命令wc(1)

2）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

3）客户端传一个文本文件给服务器

4）服务器返加文本文件中的单词数

实验步骤

首先要在Linux中查看wc命令

从中我们可以得知wc的命令是输出文章中的单词或者字符个数
然后wc中有很多命令参数，它们各自的作用如下

-c 统计字节数。

-l 统计行数。

-m 统计字符数。这个标志不能与 -c 标志一起使用。

-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。

-L 打印最长行的长度。

-help 显示帮助信息

--version 显示版本信息

• 实现-c功能，利用stat函数实现
  

• 实现-m功能，就是利用while(fgets(fp,buf,N)){i++}的方式实现

• 实现-l功能，就是利用读文件，当读到' '的时候，就加1

• 实现-w功能，也是读文件，但是在读到' ' ' '的时候加1

运行代码

客户端

#include<stdio.h>
#include<string.h>  
#include<unistd.h>  
#include<sys/stat.h>  
#include<stdlib.h>
#include<netinet/in.h>                         
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>                              
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT       155339  
#define BUFFER_SIZE                   1024  
#define FILE_NAME_MAX_SIZE            512  
int mywc(char file_name[],int choose);
int main(int argc, char **argv)  
{  
    FILE *fp;
    if (argc < 2)  
    {  
        printf("Usage: ./%s ServerIPAddress
", argv[0]);  
        exit(1);  
    }  

// 设置一个socket地址结构client_addr, 代表客户机的internet地址和端口  
    struct sockaddr_in client_addr;  
    bzero(&client_addr, sizeof(client_addr));  
    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); // auto allocated, 让系统自动分配一个空闲端口  

// 创建用于internet的流协议(TCP)类型socket，用client_socket代表客户端socket  
    int client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (client_socket < 0)  
    {  
        printf("Create Socket Failed!
");  
        exit(1);  
    }  

// 把客户端的socket和客户端的socket地址结构绑定   
    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地址和端口  
    struct sockaddr_in  server_addr;  
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));  
    server_addr.sin_family = AF_INET;  

// 服务器的IP地址来自程序的参数   
    if (inet_aton(argv[1], &server_addr.sin_addr) == 0)  
    {  
        printf("Server IP Address Error!
");  
        exit(1);  
    }                                                                                                               
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);  
    socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr);  
    // 向服务器发起连接请求，连接成功后client_socket代表客户端和服务器端的一个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);  
    }  

      
    //bzero(argv[2], sizeof(argv[2]));    
    if((fp = fopen(argv[2],"r"))==NULL)
    {
         printf("Failure to open %s
",argv[2]);
         exit(0);
    }
    
    char buffer[BUFFER_SIZE];  
    bzero(buffer, sizeof(buffer));  
    char ch;
    int i=0;
    while((ch=fgetc(fp))!=EOF)
    {
        buffer[i++]=ch;
        if(i>=BUFFER_SIZE)
        {
            if((send(client_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0))==-1)
            {
                printf("发送文件失败
");
            }
            bzero(buffer, sizeof(buffer));
            i=0;
        }
    }
    if(i<BUFFER_SIZE)
    {
        if((send(client_socket, buffer, i, 0))==-1)
        {
            printf("发送文件失败
");
        }
    }
    printf("发送%s完毕
",argv[2]);
    // 向服务器发送buffer中的数据，此时buffer中存放的是客户端需要接收的文件 
    //以下接收服务器发来的单词个数
    bzero(buffer, sizeof(buffer));
  int length ;  
  length = recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
  buffer[0]=atoi(buffer[0]);
  buffer[1]=atoi(buffer[1]);
  buffer[2]=atoi(buffer[2]);
      
        if (length < 0)  
        {  
            printf("Recieve Data From Server %s Failed!
", argv[1]);   
        }  
        else
        {
        printf("%d %d %d %S
",buffer[0],buffer[1],buffer[2],argv[2]);

        }
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
// 传输完毕，关闭socket   
    
    fclose(fp);  
    close(client_socket);  
    return 0;  

}  

#### 服务器
#include<netinet/in.h>   
#include<sys/types.h>   
#include<sys/socket.h>   
#include<stdio.h>   
#include<stdlib.h>   
#include<string.h>     
#include<unistd.h>  
#include<sys/stat.h>  
#include<stdlib.h>  
#define HELLO_WORLD_SERVER_PORT    155339  
#define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE     20  
#define BUFFER_SIZE                1024  
#define FILE_NAME_MAX_SIZE         512  
struct message{  
        int lines;  
        int words;  
        int max_line_length;  
        int size;  
        int chars;  
}info;  
void error_print(char str[]){  
        printf("Error:%s",str);  
}  
void init(char filename[]){  
        struct stat get_message = {};  
        FILE *fp;  
        int ret_stat = stat(filename,&get_message);/*用stat函数读取filenmae文件的信息，并将结果写到get_message结构体中*/  
        if(ret_stat == -1){//stat函数不出错则进行信息输出  
                error_print(filename);  
                return ;  
        }  
        mode_t mode = get_message.st_mode;      //接收文件信息，用于下面判断是不是目录  
        int length = 0;  
        if(S_ISDIR(mode))   //如果是目录，输出错误  
                printf("Error %s is dir
0	0	0	%s",filename,filename);  
        else{  
                info.size = get_message.st_size;    //文件字节大小 wc -c  
                fp = fopen(filename,"r");   //以只读方式打开指定文件  
                char ch;  
                int flag = 0;  
                while((ch = fgetc(fp))!=EOF){   //一直读到文件尾  
                        info.chars++;       //字符数加1 wc -m  
  
                        if(ch != '
'){  
  
                                length++;   //记录当前行的长度 wc -L  
                        }  
                        if(ch == '
'){  
                                info.lines ++;  //行数加1 wc -l  
                                if(length>info.max_line_length)  
                                        info.max_line_length = length;  //更新最大长度  
                                length = 0;  
                        }  
                        if(ch == '	' || ch == ' ' || ch == '
'){  
                                flag = 0;       //计算单词数 wc -w  
                                continue;  
                        }  
                        else{  
  
                                if(flag == 0){  
                                        info.words++;   //计算单词数 wc -w  
                                        flag = 1;  
                                }  
                        }  
                }  
                fclose(fp);  
        }  
  
}  

int mywc(int argc,char *argv[]){  
  
        if(argc == 2){  
                if(argv[1][0] != '-'){  
                        init(argv[1]);  
                        //printf("%d %d %d %s
",info.lines,info.words,info.size,argv[1]);  
                        return 0;  
                } 
    }
        else if(argc == 3){  
                init(argv[2]);  
        }  
        int num;  
        while((num = getopt(argc,argv,"lwmcL"))!=-1){  
                switch(num){  
                        case 'l':  
                                printf("%d
",info.lines);  
                                break;  
                        case 'w':  
                                printf("%d
",info.words);  
                                break;  
                        case 'm':  
                                printf("%d
",info.chars);  
                                break;  
                        case 'c':  
                                printf("%d
",info.size);  
                                break;  
                        case 'L':  
                                printf("%d
",info.max_line_length);  
                                break;  
                }  
        }  
        if(argc != 2 && argv[1][0] != '-')  //一定要判断，否则会越界  
                printf("%s
",argv[2]);  
  
  
        return 0;  
}
int main(int argc, char **argv)  
{  
// set socket's address information   
// 设置一个socket地址结构server_addr,代表服务器internet的地址和端口  
    struct sockaddr_in   server_addr;  
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));  
    server_addr.sin_family = AF_INET;  
    server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);  
    server_addr.sin_port = htons(HELLO_WORLD_SERVER_PORT);  
// create a stream socket   
// 创建用于internet的流协议(TCP)socket，用server_socket代表服务器向客户端提供服务的接口  
    int server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
    if (server_socket < 0)  
    {  
        printf("Create Socket Failed!
");  
        exit(1);  
    }  

// 把socket和socket地址结构绑定   
    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);  
    }  
// 服务器端一直运行用以持续为客户端提供服务   
      
      
// 定义客户端的socket地址结构client_addr，当收到来自客户端的请求后，调用accept  
// 接受此请求，同时将client端的地址和端口等信息写入client_addr中  
        struct sockaddr_in client_addr;  
        int length = sizeof(client_addr);  
 
        int new_server_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);  
        printf("连接到客户端
");
        if (new_server_socket < 0)  
        {  
            printf("Server Accept Failed!
");  
              
        }
        FILE *fp;
        if((fp = fopen("1.txt","w"))==NULL)
        {
            printf("Failure to open recvfile
");
            exit(0);
        }

        //接受来自客户端的文件
        char buffer[BUFFER_SIZE];  
        bzero(buffer, sizeof(buffer));  
        length=0;
        while( length = recv(new_server_socket, buffer, BUFFER_SIZE, 0) )
        {
            if(length<0)
            {
                printf("接受文件出错
");
                exit(0);
            }
            
            if(fwrite(buffer,sizeof(char),length,fp)<length)
            {
                printf("写文件失败
");
            }
            bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
        }
        fclose(fp);
        printf("成功接受文件
");
    char a[1]="1.txt";
        mywc(2,a);
        bzero(buffer, BUFFER_SIZE);  
        sprintf(buffer[0],%d,info.lines);
    sprintf(buffer[1],%d,info.words);
    sprintf(buffer[2],%d,info.size);
// 发送buffer中的字符串到new_server_socket,实际上就是发送给客户端  
        if (send(new_server_socket, buffer, sizeof(buffer), 0) < 0)  
        {  
            printf("Send number Failed!
");  
             
        } 
        printf("完成wc功能，并已返回给客户端
");
        bzero(buffer, sizeof(buffer));  
        
      fclose(fp);  
           
        close(new_server_socket);  
      

    close(server_socket);  

    return 0;  
} 

运行结果：

客户端发给服务器一个文章，服务器调用mywc.c计算各种内容，然后把内容返回给客户端，即可实现实验一

运行结果：

实验二

任务要求

1.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

2.上方提交代码

3.下方提交测试

4.对比单线程版本的性能，并分析原因

实现步骤

实验二是关于多线程的，这需要在实验一的基础上利用pthread_create()函数把实验一改成多线程，首先用man命令查看多线程函数

利用此函数将第一次的代码改写
link

运行代码

#### 服务器
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <errno.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <arpa/inet.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <unistd.h> 
#include <sys/time.h> 
  
#define BUFLEN 1024 
#define PORT 6666
#define LISTNUM 20
  
int main() 
{ 
    int sockfd, newfd; 
    struct sockaddr_in s_addr, c_addr; 
    char buf[BUFLEN]; 
    socklen_t len; 
    unsigned int port, listnum; 
    fd_set rfds; 
    struct timeval tv; 
    int retval,maxfd; 
      
    /*建立socket*/ 
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){ 
        perror("socket"); 
        exit(errno); 
    }else 
        printf("socket create success!
"); 
    memset(&s_addr,0,sizeof(s_addr)); 
    s_addr.sin_family = AF_INET; 
    s_addr.sin_port = htons(PORT); 
    s_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY); 
    
    /*把地址和端口帮定到套接字上*/ 
    if((bind(sockfd, (struct sockaddr*) &s_addr,sizeof(struct sockaddr))) == -1){ 
        perror("bind"); 
        exit(errno); 
    }else 
        printf("bind success!
"); 
    /*侦听本地端口*/ 
    if(listen(sockfd,listnum) == -1){ 
        perror("listen"); 
        exit(errno); 
    }else 
        printf("the server is listening!
"); 
    while(1){ 
        printf("*****************聊天开始***************
"); 
        len = sizeof(struct sockaddr); 
        if((newfd = accept(sockfd,(struct sockaddr*) &c_addr, &len)) == -1){ 
            perror("accept"); 
            exit(errno); 
        }else 
            printf("正在与您聊天的客户端是：%s: %d
",inet_ntoa(c_addr.sin_addr),ntohs(c_addr.sin_port)); 
        while(1){ 
            FD_ZERO(&rfds); 
            FD_SET(0, &rfds); 
            maxfd = 0; 
            FD_SET(newfd, &rfds); 
            /*找出文件描述符集合中最大的文件描述符*/ 
            if(maxfd < newfd) 
                maxfd = newfd; 
            /*设置超时时间*/ 
            tv.tv_sec = 6; 
            tv.tv_usec = 0; 
            /*等待聊天*/ 
            retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv); 
            if(retval == -1){ 
                printf("select出错，与该客户端连接的程序将退出
"); 
                break; 
            }else if(retval == 0){ 
                printf("waiting...
"); 
                continue; 
            }else{ 
                /*用户输入信息了*/ 
                if(FD_ISSET(0, &rfds)){ 
            
                    /******发送消息*******/ 
                    memset(buf,0,sizeof(buf)); 
                    /*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/ 
                    fgets(buf,BUFLEN,stdin); 
                    /*打印发送的消息*/ 
                    //fputs(buf,stdout); 
                    if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){ 
                        printf("server 请求终止聊天!
"); 
                        break; 
                    } 
                        len = send(newfd,buf,strlen(buf),0); 
                    if(len > 0) 
                        printf("	消息发送成功：%s
",buf); 
                    else{ 
                        printf("消息发送失败!
"); 
                        break; 
                    } 
                } 
                /*客户端发来了消息*/ 
                if(FD_ISSET(newfd, &rfds)){ 
                    /******接收消息*******/ 
                    memset(buf,0,sizeof(buf)); 
                    /*fgets函数：从流中读取BUFLEN-1个字符*/ 
                    len = recv(newfd,buf,BUFLEN,0); 
                    if(len > 0) 
                        printf("客户端发来的信息是：%s
",buf); 
                    else{ 
                        if(len < 0 ) 
                            printf("接受消息失败！
"); 
                        else 
                            printf("客户端退出了，聊天终止！
"); 
                        break; 
                    } 
                } 
            } 
        } 
        /*关闭聊天的套接字*/ 
        close(newfd); 
        /*是否退出服务器*/ 
        printf("服务器是否退出程序：y->是；n->否? "); 
        bzero(buf, BUFLEN); 
        fgets(buf,BUFLEN, stdin); 
        if(!strncasecmp(buf,"y",1)){ 
            printf("server 退出!
"); 
            break; 
        } 
    } 
    /*关闭服务器的套接字*/ 
    close(sockfd); 
    return 0; 
}

客户端

include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>

#define BUFLEN 1024
#define PORT 6666

int main(int argc, char **argv)
{
    int sockfd;
    struct sockaddr_in s_addr;
    socklen_t len;
    unsigned int port;
    char buf[BUFLEN];
    fd_set rfds;
    struct timeval tv;
    int retval, maxfd; 
    
    /*建立socket*/
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1){
        perror("socket");
        exit(errno);
    }else
        printf("socket create success!
");

    
    /*设置服务器ip*/
    memset(&s_addr,0,sizeof(s_addr));
    s_addr.sin_family = AF_INET;
     s_addr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *)&s_addr.sin_addr.s_addr) == 0) {
        perror(argv[1]);
        exit(errno);
    }
    /*开始连接服务器*/ 
    if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1){
        perror("connect");
        exit(errno);
    }else
        printf("conncet success!
");
    
    while(1){
        FD_ZERO(&rfds);
        FD_SET(0, &rfds);
        maxfd = 0;
        FD_SET(sockfd, &rfds);
        if(maxfd < sockfd)
            maxfd = sockfd;
        tv.tv_sec = 6;
        tv.tv_usec = 0;
        retval = select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv);
        if(retval == -1){
            printf("select出错，客户端程序退出
");
            break;
        }else if(retval == 0){
            printf("waiting...
");
            continue;
        }else{
            /*服务器发来了消息*/
            if(FD_ISSET(sockfd,&rfds)){
                /******接收消息*******/
                bzero(buf,BUFLEN);
                len = recv(sockfd,buf,BUFLEN,0);
                if(len > 0)
                    printf("服务器发来的消息是：%s
",buf);
                else{
                    if(len < 0 )
                        printf("接受消息失败！
");
                    else
                        printf("服务器退出了，聊天终止！
");
                break; 
                }
            }
            /*用户输入信息了,开始处理信息并发送*/
            if(FD_ISSET(0, &rfds)){ 
                /******发送消息*******/ 
                bzero(buf,BUFLEN);
                fgets(buf,BUFLEN,stdin);
               
                if(!strncasecmp(buf,"quit",4)){
                    printf("client 请求终止聊天!
");
                    break;
                }
                    len = send(sockfd,buf,strlen(buf),0);
                if(len > 0)
                    printf("	消息发送成功：%s
",buf); 
                else{
                    printf("消息发送失败!
");
                    break; 
                } 
            }
        }
    
    }
    /*关闭连接*/
    close(sockfd);

    return 0;
}

运行截图