C语言开发Linux下web服务器(支持GET/POST,SSL,目录显示等)

http://blog.csdn.net/yueguanghaidao/article/details/8450938

这个主要是在CSAPP基础上做的，添加了POST，SSL，目录显示等功能。

一、
实现功能：

1.
支持GET/POST方法

2.
支持SSL安全连接即HTTPS

3.
支持CGI

4.
基于IP地址和掩码的认证

5.
目录显示

6.
日志功能

7. 错误提示页面

github地址:https://github.com/Skycrab/Linux-C-Web-Server

源代码下载地址：点击打开链接

二、设计原理

首先介绍一些HTTP协议基本知识。

#1.GET/POST

本实现支持GET/POST方法，都是HTTP协议需要支持的标准方法。

GET方法主要是通过URL发送请求和传送数据，而POST方法在请求头空一格之后传送数据，所以POST方法比GET方法安全性高，因为GET方法可以直接看到传送的数据。另外一个区别就是GET方法传输的数据较小，而POST方法很大。所以一般表单，登陆页面等都是通过POST方法。

#2.MIME类型

当服务器获取客户端的请求的文件名，将分析文件的MIME类型，然后告诉浏览器改文件的MIME类型，浏览器通过MIME类型解析传送过来的数据。具体来说，浏览器请求一个主页面，该页面是一个HTML文件，那么服务器将”text/html”类型发给浏览器，浏览器通过HTML解析器识别发送过来的内容并显示。

下面将描述一个具体情景。

客户端使用浏览器通过URL发送请求，服务器获取请求。

如浏览器URL为：127.0.0.1/postAuth.html,

那么服务器获取到的请求为：GET /postAuth.html HTTP/1.1

意思是需要根目录下postAuth.html文件的内容，通过GET方法，使用HTTP/1.1协议(1.1是HTTP的版本号)。这是服务器将分析文件名，得知postAuth.html是一个HTML文件，所以将”text/html”发送给浏览器，然后读取postAuth.html内容发给浏览器。

实现简单的MIME类型识别代码如下：

主要就是通过文件后缀获取文件类型。

[cpp] view
plaincopy

static void get_filetype(const char *filename, char *filetype)

{

if (strstr(filename, ".html"))

strcpy(filetype, "text/html");

else if (strstr(filename, ".gif"))

strcpy(filetype, "image/gif");

else if (strstr(filename, ".jpg"))

strcpy(filetype, "image/jpeg");

else if (strstr(filename, ".png"))

strcpy(filetype, "image/png");

else

strcpy(filetype, "text/plain");

}

如果支持HTTPS的话，那么我们就#define HTTPS，这主要通过gcc 的D选项实现的，具体细节可参考man手册。

静态内容显示实现如下：

[cpp] view
plaincopy

static void serve_static(int fd, char *filename, int filesize)

{

int srcfd;

char *srcp, filetype[MAXLINE], buf[MAXBUF];

/* Send response headers to client */

get_filetype(filename, filetype);

sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");

sprintf(buf, "%sServer: Tiny Web Server\r\n", buf);

sprintf(buf, "%sContent-length: %d\r\n", buf, filesize);

sprintf(buf, "%sContent-type: %s\r\n\r\n", buf, filetype);

/* Send response body to client */

srcfd = Open(filename, O_RDONLY, 0);

srcp = Mmap(0, filesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, srcfd, 0);

Close(srcfd);

#ifdef HTTPS

if(ishttps)

{

SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));

SSL_write(ssl, srcp, filesize);

}

else

#endif

{

Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

Rio_writen(fd, srcp, filesize);

}

Munmap(srcp, filesize);

}

#3.CGI规范

如果只能显示页面那么无疑缺少动态交互能力，于是CGI产生了。CGI是公共网关接口(Common Gateway Interface),是在CGI程序和Web服务器之间传递信息的规则。CGI允许Web服务器执行外部程序，并将它们的输出发送给浏览器。这样就提供了动态交互能力。

那么服务器是如何分开处理静态页面和动态CGI程序的呢？这主要是通过解析URL的方式。我们可以定义CGI程序的目录，如cgi-bin,那么如果URL包含”cgi-bin”字符串则这是动态程序，且将URL的参数给cgiargs。如果是静态页面，parse_uri返回1，反正返回0。所以我们可以通过返回值区别不同的服务类型。

具体解析URL方式如下：

[cpp] view
plaincopy

static int parse_uri(char *uri, char *filename, char *cgiargs)

{

char *ptr;

char tmpcwd[MAXLINE];

strcpy(tmpcwd,cwd);

strcat(tmpcwd,"/");

if (!strstr(uri, "cgi-bin"))

{ /* Static content */

strcpy(cgiargs, "");

strcpy(filename, strcat(tmpcwd,Getconfig("root")));

strcat(filename, uri);

if (uri[strlen(uri)-1] == '/')

strcat(filename, "home.html");

return 1;

}

else

{ /* Dynamic content */

ptr = index(uri, '?');

if (ptr)

{

strcpy(cgiargs, ptr+1);

*ptr = '\0';

}

else

strcpy(cgiargs, "");

strcpy(filename, cwd);

strcat(filename, uri);

return 0;

}

}

GET方式的CGI规范实现原理:

服务器通过URL获取传给CGI程序的参数，设置环境变量QUERY_STRING，并将标准输出重定向到文件描述符，然后通过EXEC函数簇执行外部CGI程序。外部CGI程序获取QUERY_STRING并处理，处理完后输出结果。由于此时标准输出已重定向到文件描述符，即发送给了浏览器。

实现细节如下：由于涉及到HTTPS，所以稍微有点复杂。

[cpp] view
plaincopy

void get_dynamic(int fd, char *filename, char *cgiargs)

{

char buf[MAXLINE], *emptylist[] = { NULL },httpsbuf[MAXLINE];

int p[2];

/* Return first part of HTTP response */

sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");

sprintf(buf, "%sServer: Web Server\r\n",buf);

#ifdef HTTPS

if(ishttps)

SSL_write(ssl,buf,strlen(buf));

else

#endif

Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

#ifdef HTTPS

if(ishttps)

{

Pipe(p);

if (Fork() == 0)

{ /* child */

Close(p[0]);

setenv("QUERY_STRING", cgiargs, 1);

Dup2(p[1], STDOUT_FILENO); /* Redirect stdout to p[1] */

Execve(filename, emptylist, environ); /* Run CGI program */

}

Close(p[1]);

Read(p[0],httpsbuf,MAXLINE); /* parent read from p[0] */

SSL_write(ssl,httpsbuf,strlen(httpsbuf));

}

else

#endif

{

if (Fork() == 0)

{ /* child */

/* Real server would set all CGI vars here */

setenv("QUERY_STRING", cgiargs, 1);

Dup2(fd, STDOUT_FILENO); /* Redirect stdout to client */

Execve(filename, emptylist, environ); /* Run CGI program */

}

}

}

POST方式的CGI规范实现原理：

由于POST方式不是通过URL传递参数，所以实现方式与GET方式不一样。

POST方式获取浏览器发送过来的参数长度设置为环境变量CONTENT-LENGTH。并将参数重定向到CGI的标准输入，这主要通过pipe管道实现的。CGI程序从标准输入读取CONTENT-LENGTH个字符就获取了浏览器传送的参数，并将处理结果输出到标准输出，同理标准输出已重定向到文件描述符，所以浏览器就能收到处理的响应。

具体实现细节如下：

[cpp] view
plaincopy

static void post_dynamic(int fd, char *filename, int contentLength,rio_t *rp)

{

char buf[MAXLINE],length[32], *emptylist[] = { NULL },data[MAXLINE];

int p[2];

#ifdef HTTPS

int httpsp[2];

#endif

sprintf(length,"%d",contentLength);

memset(data,0,MAXLINE);

Pipe(p);

/* The post data is sended by client,we need to redirct the data to cgi stdin.

* so, child read contentLength bytes data from fp,and write to p[1];

* parent should redirct p[0] to stdin. As a result, the cgi script can

* read the post data from the stdin.

*/

/* https already read all data ,include post data by SSL_read() */

if (Fork() == 0)

{ /* child */

Close(p[0]);

#ifdef HTTPS

if(ishttps)

{

Write(p[1],httpspostdata,contentLength);

}

else

#endif

{

Rio_readnb(rp,data,contentLength);

Rio_writen(p[1],data,contentLength);

}

exit(0) ;

}

/* Send response headers to client */

sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");

sprintf(buf, "%sServer: Tiny Web Server\r\n",buf);

#ifdef HTTPS

if(ishttps)

SSL_write(ssl,buf,strlen(buf));

else

#endif

Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

Dup2(p[0],STDIN_FILENO); /* Redirct p[0] to stdin */

Close(p[0]);

Close(p[1]);

setenv("CONTENT-LENGTH",length , 1);

#ifdef HTTPS

if(ishttps) /* if ishttps,we couldnot redirct stdout to client,we must use SSL_write */

{

Pipe(httpsp);

if(Fork()==0)

{

Dup2(httpsp[1],STDOUT_FILENO); /* Redirct stdout to https[1] */

Execve(filename, emptylist, environ);

}

Read(httpsp[0],data,MAXLINE);

SSL_write(ssl,data,strlen(data));

}

else

#endif

{

Dup2(fd,STDOUT_FILENO); /* Redirct stdout to client */

Execve(filename, emptylist, environ);

}

}

目录显示功能原理：

主要是通过URL获取所需目录，然后获取该目录下所有文件，并发送相应信息，包括文件格式对应图片，文件名，文件大小，最后修改时间等。由于我们发送的文件名是通过超链接的形式，所以我们可以点击文件名继续浏览信息。

具体实现细节如下：

[cpp] view
plaincopy

static void serve_dir(int fd,char *filename)

{

DIR *dp;

struct dirent *dirp;

struct stat sbuf;

struct passwd *filepasswd;

int num=1;

char files[MAXLINE],buf[MAXLINE],name[MAXLINE],img[MAXLINE],modifyTime[MAXLINE],dir[MAXLINE];

char *p;

/*

* Start get the dir

* for example: /home/yihaibo/kerner/web/doc/dir -> dir[]="dir/";

*/

p=strrchr(filename,'/');

++p;

strcpy(dir,p);

strcat(dir,"/");

/* End get the dir */

if((dp=opendir(filename))==NULL)

syslog(LOG_ERR,"cannot open dir:%s",filename);

sprintf(files, "<html><title>Dir Browser</title>");

sprintf(files,"%s<style type=""text/css""> a:link{text-decoration:none;} </style>",files);

sprintf(files, "%s<body bgcolor=""ffffff"" font-family=Arial color=#fff font-size=14px>\r\n", files);

while((dirp=readdir(dp))!=NULL)

{

if(strcmp(dirp->d_name,".")==0||strcmp(dirp->d_name,"..")==0)

continue;

sprintf(name,"%s/%s",filename,dirp->d_name);

Stat(name,&sbuf);

filepasswd=getpwuid(sbuf.st_uid);

if(S_ISDIR(sbuf.st_mode))

{

sprintf(img,"<img src=""dir.png"" width=""24px"" height=""24px"">");

}

else if(S_ISFIFO(sbuf.st_mode))

{

sprintf(img,"<img src=""fifo.png"" width=""24px"" height=""24px"">");

}

else if(S_ISLNK(sbuf.st_mode))

{

sprintf(img,"<img src=""link.png"" width=""24px"" height=""24px"">");

}

else if(S_ISSOCK(sbuf.st_mode))

{

sprintf(img,"<img src=""sock.png"" width=""24px"" height=""24px"">");

}

else

sprintf(img,"<img src=""file.png"" width=""24px"" height=""24px"">");

sprintf(files,"%s<p><pre>%-2d%s""<a href=%s%s"">%-15s</a>%-10s%10d %24s</pre></p>\r\n",files,num++,img,dir,dirp->d_name,dirp->d_name,filepasswd->pw_name,(int)sbuf.st_size,timeModify(sbuf.st_mtime,modifyTime));

}

closedir(dp);

sprintf(files,"%s</body></html>",files);

/* Send response headers to client */

sprintf(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");

sprintf(buf, "%sServer: Tiny Web Server\r\n", buf);

sprintf(buf, "%sContent-length: %d\r\n", buf, strlen(files));

sprintf(buf, "%sContent-type: %s\r\n\r\n", buf, "text/html");

#ifdef HTTPS

if(ishttps)

{

SSL_write(ssl,buf,strlen(buf));

SSL_write(ssl,files,strlen(files));

}

else

#endif

{

Rio_writen(fd, buf, strlen(buf));

Rio_writen(fd, files, strlen(files));

}

exit(0);

}

HTTPS的实现：

HTTPS主要基于openssl的开源库实现。如果没有安装，那么我们就不#define HTTPS。

HTTPS的功能主要就是提供安全的连接，服务器和浏览器之间传送的数据是通过加密的，加密方式可以自己选定。

开始连接时，服务器需要发送CA，由于我们的CA是自己签发的，所以需要我们自己添加为可信。

访问控制功能：

主要是通过获取客户端IP地址，并转换为整数，与上配置文件中定义的掩码，如果符合配置文件中允许的网段，那么可以访问，否则不可以。

具体实现如下。

[cpp] view
plaincopy

static long long ipadd_to_longlong(const char *ip)

{

const char *p=ip;

int ge,shi,bai,qian;

qian=atoi(p);

p=strchr(p,'.')+1;

bai=atoi(p);

p=strchr(p,'.')+1;

shi=atoi(p);

p=strchr(p,'.')+1;

ge=atoi(p);

return (qian<<24)+(bai<<16)+(shi<<8)+ge;

}

int access_ornot(const char *destip) // 0 -> not 1 -> ok

{

//192.168.1/255.255.255.0

char ipinfo[16],maskinfo[16];

char *p,*ip=ipinfo,*mask=maskinfo;

char count=0;

char *maskget=Getconfig("mask");

const char *destipconst,*ipinfoconst,*maskinfoconst;

if(maskget=="")

{

printf("ok:%s\n",maskget);

return 1;

}

p=maskget;

/* get ipinfo[] start */

while(*p!='/')

{

if(*p=='.')

++count;

*ip++=*p++;

}

while(count<3)

{

*ip++='.';

*ip++='0';

++count;

}

*ip='\0';

/* get ipinfo[] end */

/* get maskinfo[] start */

++p;

while(*p!='\0')

{

if(*p=='.')

++count;

*mask++=*p++;

}

while(count<3)

{

*mask++='.';

*mask++='0';

++count;

}

*mask='\0';

/* get maskinfo[] end */

destipconst=destip;

ipinfoconst=ipinfo;

maskinfoconst=maskinfo;

return ipadd_to_longlong(ipinfoconst)==(ipadd_to_longlong(maskinfoconst)&ipadd_to_longlong(destipconst));

}

配置文件的读取：

主要选项信息都定义与配置文件中。

格式举例如下;

#HTTP PORT

PORT = 8888

所以读取配置文件函数具体如下：

[cpp] view
plaincopy

static char* getconfig(char* name)

{

/*

pointer meaning:

...port...=...8000...

| | | | |

*fs | | | *be f->forward b-> back

*fe | *bs s->start e-> end

*equal

*/

static char info[64];

int find=0;

char tmp[256],fore[64],back[64],tmpcwd[MAXLINE];

char *fs,*fe,*equal,*bs,*be,*start;

strcpy(tmpcwd,cwd);

strcat(tmpcwd,"/");

FILE *fp=getfp(strcat(tmpcwd,"config.ini"));

while(fgets(tmp,255,fp)!=NULL)

{

start=tmp;

equal=strchr(tmp,'=');

while(isblank(*start))

++start;

fs=start;

if(*fs=='#')

continue;

while(isalpha(*start))

++start;

fe=start-1;

strncpy(fore,fs,fe-fs+1);

fore[fe-fs+1]='\0';

if(strcmp(fore,name)!=0)

continue;

find=1;

start=equal+1;

while(isblank(*start))

++start;

bs=start;

while(!isblank(*start)&&*start!='\n')

++start;

be=start-1;

strncpy(back,bs,be-bs+1);

back[be-bs+1]='\0';

strcpy(info,back);

break;

}

if(find)

return info;

else

return NULL;

}

二、
测试

本次测试使用了两台机器。一台Ubuntu的浏览器作为客户端，一台Redhat作为服务器端，其中Redhat是Ubuntu上基于VirtualBox的一台虚拟机。

IP地址信息如下：

Ubuntu的vboxnet0：



RedHateth0:



RedHat主机编译项目：



由于我们同事监听了8000和4444，所以有两个进程启动。

HTTP的首页：



目录显示功能：



HTTP GET页面：



HTTPGET响应：



从HTTP GET响应中我们观察URL，参数的确是通过URL传送过去的。

其中getAuth.c如下：

[cpp] view
plaincopy

#include "wrap.h"

#include "parse.h"

int main(void) {

char *buf, *p;

char name[MAXLINE], passwd[MAXLINE],content[MAXLINE];

/* Extract the two arguments */

if ((buf = getenv("QUERY_STRING")) != NULL) {

p = strchr(buf, '&');

*p = '\0';

strcpy(name, buf);

strcpy(passwd, p+1);

}

/* Make the response body */

sprintf(content, "Welcome to auth.com:%s and %s\r\n<p>",name,passwd);

sprintf(content, "%s\r\n", content);

sprintf(content, "%sThanks for visiting!\r\n", content);

/* Generate the HTTP response */

printf("Content-length: %d\r\n", strlen(content));

printf("Content-type: text/html\r\n\r\n");

printf("%s", content);

fflush(stdout);

exit(0);

}

HTTPS的首页：由于我们的CA不可信，所以需要我们认可



认可后HTTPS首页：



HTTPS POST页面：



HTTPS POST响应：



从上我们可以看出，POST提交的参数的确不是通过URL传送的。