UCAS_CN_LAB

HTTP服务器实验

实验要求

•实现：使用C语言实现最简单的HTTP服务器

•同时支持HTTP（80端口）和HTTPS（443端口）

•使用两个线程分别监听各自端口

•只需支持GET方法，解析请求报文，返回相应应答及内容

实验环境

• 编程语言：C
• 系统环境：Ubuntu22.04
• 依赖库：OpenSSL（用于HTTPS）

程序设计思路概述

server.c 文件是一个用C语言编写的程序，它使用在 basefun.h 中声明并在 basefun.c 中定义的函数来创建一个能够同时处理 HTTP 和 HTTPS 请求的服务器。它定义了两个主要功能，http_server 和 https_server，并使用 main 函数来初始化和运行这些服务器。以下是其功能的详细描述：

1. HTTP 服务器（http_server 函数）：

   • 初始化用于 HTTP 的服务器套接字
   • 将套接字绑定到指定的 HTTP 端口（SERVER_PORT_HTTP），并监听传入的连接
   • 使用 while 循环不断地接受新的客户端连接
   • 对于每个客户端连接，它会 fork 一个新进程来处理请求
   • 子进程调用 http_handle_client 来处理 HTTP 请求，然后退出
   • 父进程关闭客户端套接字，继续接受新的连接

2. HTTPS 服务器（https_server 函数）：

   • 使用 load_SSL 初始化 SSL 上下文
   • 为 HTTPS 设置服务器套接字
   • 将套接字绑定到指定的 HTTPS 端口（SERVER_PORT_HTTPS）并监听连接
   • 类似于 HTTP 服务器，它在循环中接受连接，并为每个客户端 fork 一个新进程
   • 在子进程中，创建一个新的 SSL 对象，将其与客户端套接字关联，并使用 SSL_accept 进行 SSL 握手
   • 握手成功后，调用 https_handle_client 来处理 HTTPS 请求
   • 子进程随后关闭客户端套接字并退出

3. 同时运行的服务器：

   • main 函数 fork 了两次，以创建两个单独的进程
   • 第一个子进程运行 HTTP 服务器，第二个子进程运行 HTTPS 服务器
   • 这种设计允许服务器同时处理 HTTP 和 HTTPS 请求

4. 进程管理：

   • main 函数使用 waitpid 等待两个子进程终止
   • 包含了适当的错误处理，以确保在 fork 过程中出现问题时服务器能够正确地运行

5. 套接字和进程管理：

   • 在 fork 后的子进程中关闭服务器套接字，这是并发服务器设计中的一个好习惯
   • 每个子进程负责在处理请求后关闭其客户端套接字
   • 其中子进程首先关闭监听套接字再处理

相关文件概述

1. basefun.h：该文件包含用于服务器网络编程的函数声明。它引入了必要的库，定义了缓冲区大小，HTTP 和 HTTPS 的服务端口，并声明了一系列函数，包括套接字操作、SSL操作、文件处理、以及HTTP和HTTPS请求处理
2. basefun.c：此文件实现了 basefun.h 中声明的函数。主要功能包括：
   • 网络套接字操作：创建、绑定、监听、接受连接、读写数据
   • SSL 操作：SSL 读写、SSL 上下文加载
   • 请求处理：解析请求、处理 HTTP 和 HTTPS 客户端请求、文件类型判断、URL解析
3. server.c：这是服务器的主体部分，包括两个主要函数 http_server 和 https_server，以及用于初始化和运行这些服务器的 main 函数
   • http_server：设置 HTTP 服务器，监听端口80，对每个接入的客户端请求 fork 一个新进程，并在子进程中调用 http_handle_client
   • https_server：设置 HTTPS 服务器，监听端口443，加载 SSL 上下文，对每个客户端请求进行类似处理，但使用 SSL 加密的读写函数
   • main：在主函数中，程序 fork 两次，分别运行 HTTP 和 HTTPS 服务器，允许它们并发处理请求

此程序实现了一个能够处理 HTTP 和 HTTPS 请求的基本 Web 服务器模型。它主要应用来 C 语言中的网络编程、进程管理和 SSL/TLS 处理

运行结果显示

1. 在虚拟机上执行 sudo python3 topo.py

2. 在虚拟机上编译并c语言程序

mkdir build
cd build
cmake ..
make

3. 在虚拟机上执行程序sudo ./server

4. 在本地运行测试程序，验证程序正确性python3 test.py

5. 请求服务器上的视频，浏览器输入https://10.37.129.41/dir/video.mp4

6. 请求服务器上的html文档，浏览器输入https://10.37.129.41/dir/index.html

实验结论

• 实验展示了如何使用 C 语言和相关网络编程技术来创建简单的 HTTP 和 HTTPS 服务器
• 通过对 socket 编程和 SSL加密的应用，服务器能够有效地处理网络请求
• 并发处理机制（通过 fork）使服务器能够同时处理多个客户端请求

实验总结

basefun.c, basefun.h, 和 server.c 文件实现的 HTTP 和 HTTPS 服务器能够在基本水平上处理网络请求，展示了网络编程和SSL集成的基本原理。但是，对于生产环境，还需要更多的安全性、稳定性和可扩展性考虑。