TCPIP課程設計報告

1、重慶科技學院 XXXX設計課程設計報告 學 院: 電氣與信息工程學院_ 專業(yè)班級: 計科普10-02 學生姓名: 唐柳 學 號: 201044189 設計地點（單位）_ _I520_ _ _ 設計題目: WEB服務器 完成日期： 2013 年1月12日 指導教師評語: _ _ _ 成績（五級記分制）:_ _ 指導教師（簽字）:_ _ 26摘要本專題將針對HTTP協(xié)議定義一個Web服務器，我們平常瀏覽網(wǎng)頁通過在瀏覽器中輸入一個網(wǎng)址就可以看到我們想要的網(wǎng)頁，這個過程中瀏覽器只是一個客戶端，瀏覽器（應用層應用程序）通過HTTP協(xié)議把用戶請求發(fā)送到服務端， 服務器接受到發(fā)送來的HTTP請求，然后對請求

2、進行處理和響應，最后把響應的內(nèi)容發(fā)送給客戶端（瀏覽器這里充當了用戶代理的客戶端），瀏覽器再對接受到的響應內(nèi)容（一般是HTML文件）進行解釋并且顯示出來。這就是一次完整的用戶請求/響應模型，本專題所講述的是一個簡單的Web服務器，其他一些大型的Web服務器（IIS，Apache）也是這樣的一個原理， 本專題只是簡單講述Web服務器的實現(xiàn)原理。關鍵字：HTTP協(xié)議 客戶端 web服務器目錄1.概要11.1 C#軟件實現(xiàn)原理11.2 HTTP協(xié)議的作用原理12.界面設計32.1 服務器界面32.2 服務器界面控件33.實現(xiàn)流程54.服務器編程64.1 設計HTTP web服務器64.1.1創(chuàng)建Tcp

3、Listener對象64.1.2接受客戶端請求64.1.3讀取請求內(nèi)容75.測試web服務器135.1 實驗準備135.1.1 創(chuàng)建文件夾135.1.2 保存測試網(wǎng)頁及圖片135.2 訪問web服務器虛擬目錄下的網(wǎng)頁和圖片155.2.1訪問網(wǎng)頁顯示不全面155.2.2 訪問網(wǎng)頁中的圖片165.2.3 訪問網(wǎng)頁正常165.3 訪問網(wǎng)頁錯誤信息186.C#安裝軟件設計197.總結23致謝24參考文獻251.概要一個 Web 服務器也被稱為 HTTP 服務器，它通過 HTTP 協(xié)議與客戶端通信。這個客戶端通常指的是Web瀏覽器。1.1 C#軟件實現(xiàn)原理C#實現(xiàn)WEB服務器、HTTP協(xié)議的作用原理:W

4、WW是以Internet作為傳輸媒介的一個應用系統(tǒng)，WWW網(wǎng)上最基本的傳輸單位是Web網(wǎng)頁。WWW的工作基于客戶機/服務器計算模型，由Web 瀏覽器(客戶機)和Web服務器(服務器)構成，兩者之間采用超文本傳送協(xié)議（HTTP）進行通信。HTTP協(xié)議是基于TCP/IP協(xié)議之上的協(xié)議，是Web瀏覽器和Web服務器之間的應用層協(xié)議，是通用的、無狀態(tài)的、面向對象的協(xié)議。1.2 HTTP協(xié)議的作用原理HTTP協(xié)議的作用原理包括四個步驟：1)連接：Web瀏覽器與Web服務器建立連接，打開一個稱為socket（套接字）的虛擬文件，此文件的建立標志著連接建立成功。2)請求：Web瀏覽器通過socket向Web

5、服務器提交請求。HTTP的請求一般是GET或POST命令（POST用于FORM參數(shù)的傳遞）。GET命令的格式為：GET 路徑/文件名 HTTP/1.0。文件名指出所訪問的文件，HTTP/1.0指出Web瀏覽器使用的HTTP版本。3)應答：Web瀏覽器提交請求后，通過HTTP協(xié)議傳送給Web服務器。Web服務器接到后，進行事務處理，處理結果又通過HTTP傳回給Web瀏覽器，從而在Web瀏覽器上顯示出所請求的頁面。例：假設客戶機與www.17:8080/cq.htm建立了連接，就會發(fā)送GET命令：GET cq.htm HTTP/1.0。主機名為17的We

6、b服務器從它的文檔空間中搜索子目錄的文件cq.htm。如果找到該文件，Web服務器把該文件內(nèi)容傳送給相應的Web瀏覽器。為了告知 Web瀏覽器傳送內(nèi)容的類型，Web服務器首先傳送一些HTTP頭信息，然后傳送具體內(nèi)容（即HTTP體信息），HTTP頭信息和HTTP體信息之間用一個空行分開。常用的HTTP頭信息有： HTTP 1.0 200 OK:這是Web服務器應答的第一行，列出服務器正在運行的HTTP版本號和應答代碼。代碼“200 OK”表示請求完成。 MIME_Version:1.0:它指示MIME類型的版本。 content_type:類型:這個頭信息非常重要，它指示HTTP體信息的MIME

7、類型。如：content_type:text/html指示傳送的數(shù)據(jù)是HTML文檔。 content_length:長度值:它指示HTTP體信息的長度（字節(jié)）。4)關閉連接：當應答結束后，Web瀏覽器與Web服務器必須斷開，以保證其它Web瀏覽器能夠與Web服務器建立連接。2.界面設計2.1 服務器界面作為服務器，即使是GUI界面，也應當簡潔為好。本程序將服務器配置功能以圖形方式提供，但對于服務運行過程中的狀態(tài)監(jiān)控，仍舊采用字符顯示方式。本次使用了一個ListBox列表控件，將它的背景設置為黑色，并將其設置成為不可選擇，以模擬Dos命令行效果。界面顯示如下圖所示;圖 2.1 界面顯示2.2 服

8、務器界面控件軟件工程名為“MyWebServer”，程序界面上個控件的屬性描述如下表所示：表 1-1 web服務器界面控件描述名稱控件類型功能描述frmWebServerForm程序主窗體listBoxStatusViewListBox服務狀態(tài)控制欄tbxWebServerIpTextBox填寫服務IP地址tbxWebServerPortTextBox填寫服務端口號tbxWebRootTextBox設置填寫根目錄btnStartStopButton服務“啟動/停止”按鈕3.實現(xiàn)流程使用TcpListener類的方法實現(xiàn)，流程如下圖所示。（1）首先web服務器以TcpListener類建立服務器

9、socket，對某個端口進行監(jiān)聽，實驗中的端口號是8080，以等待客戶端連接該端口。（2）處理客戶端的連接：建立客戶端連接，可以使用TcpListener類的AcceptSocket方法或者是AcceptTcpClient方法。AcceptSocket方法可以接受客戶端的請求，并且建立與客戶端的連接的Socket。（3）處理完數(shù)據(jù)傳送或接受：使用Socket類的Send與Receive方法傳輸及接受數(shù)據(jù)。（4）完畢時，關閉web瀏覽器和web服務器的Socket連接。圖 3.1 web服務器實現(xiàn)流程4.服務器編程4.1 設計HTTP web服務器4.1.1創(chuàng)建TcpListener對象（1）開

10、始監(jiān)聽端口 InstanceLst=new TcpListener(IPAddress.Parse(tbxWebServerIp.Text),int.Parse(tbxWebServerPort.Text); InstanceLst.Start();（2）同時啟動一個監(jiān)聽進程”StartListen“ ListTh = new Thread(new ThreadStart(StartListen); ListTh.Start();（3）其中，IstanceLst是TcpListener類的對象，ListTh是監(jiān)聽線程，它們的定義如下： private TcpListener InstanceL

11、st = null; private Thread ListTh;4.1.2接受客戶端請求while (true) Socket mySocket = InstanceLst.AcceptSocket(); listBoxStatusView.Items.Add("Socket 類型：" + mySocket.SocketType); listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; if (mySocket.Connected) listBoxStatusView.Items.Add("

12、;客戶端連接 IP" + mySocket.RemoteEndPoint.ToString(); listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; ./讀取請求內(nèi)容，返回數(shù)據(jù) mySocket.Close(); 這里用InstanceLst對象的AcceptSocket（）方法接受客戶端的請求，并且建立于客戶端連接的Socket（mySocket）。4.1.3讀取請求內(nèi)容（1）在連接成功后，服務器取得web瀏覽器的HTTP請求，使用Socket類的Receive方法取得該請求。代碼如下：Byte bRece

13、ive = new byte1024;try int i = mySocket.Receive(bReceive, bReceive.Length, 0); catch (Exception e) listBoxStatusView.Items.Add(e.ToString(); break; （2）轉換成字符串類型，服務器將取得的HTTP請求內(nèi)容轉換成字符串，存儲在緩沖區(qū)sBuffer中，以便下面處理。 string sBuffer = Encoding.ASCII.GetString(bReceive);（3）HTTP協(xié)議本身比較復雜，只處理簡單客戶請求的GET方法，該方法是客戶端請求下載

14、web網(wǎng)頁的方法，是最常用的。對GET請求進行處理代碼如下：1）只處理 “GET”請求類型if (sBuffer.Substring(0, 3) != "GET") listBoxStatusView.Items.Add("只處理”GET“請求類型!");mySocket.Close(); return; 2）查找”HTTP“的位置 iStartPos = sBuffer.IndexOf("HTTP", 1); string sHttpVersion = sBuffer.Substring(iStartPos, 8);3）得到請求類型

15、和文件目錄文件名 sRequest = sBuffer.Substring(0, iStartPos - 1); sRequest.Replace("", "/");4）如果結尾不是文件名也不是以”/”結尾，則加“/“ if (sRequest.IndexOf(".") < 1) && (!sRequest.EndsWith("/") sRequest = sRequest + "/" 5）得到請求文件名 iStartPos = sRequest.LastIndexOf(&

16、quot;/") + 1; sRequestedFile = sRequest.Substring(iStartPos);6）得到請求文件目錄 sDirName = sRequest.Substring(sRequest.IndexOf("/"), sRequest.LastIndexOf("/") - 3);經(jīng)過上面的處理，web服務器從HTTP請求報文中，解析出客戶端想要瀏覽資源的文件名和其所在目錄。（4）默認這個文件所在目錄就是用戶在軟件界面的“根目錄”一欄所填寫的路徑，也就是服務器的程序代碼中定義的虛擬目錄，而這里我們注重的一點就是我在

17、尋找路徑的時候，是尋找當前路徑，這樣對我們來說方便很多。代碼如下所示：1）獲取虛擬目錄物理路徑sLocalDir = sMyWebServerRoot;listBoxStatusView.Items.Add("請求文件目錄：" + sLocalDir);listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; if (sLocalDir.Length = 0) sErrorMessaage = "<H2>錯誤！請求目錄不存在<H2><Br>" Sen

18、dHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessaage.Length, "404 Not Found", ref mySocket); SendToBrowser(sErrorMessaage, ref mySocket); mySocket.Close(); continue; if (sRequestedFile.Length = 0) /取得請求文件名 sRequestedFile = "index.html" 2）取得請求文件類型（設定為text/html) String sMimeType = &q

19、uot;text/html" sPhysicalFilePath = sLocalDir + sRequestedFile; listBoxStatusView.Items.Add("請求文件：" + sPhysicalFilePath); listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; if (File.Exists(sPhysicalFilePath) = false) sErrorMessaage = "<H2>404 Error!File Does Not

20、 Exits.<H2>" SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessaage.Length, "404 Not Found", ref mySocket); SendToBrowser(sErrorMessaage, ref mySocket); listBoxStatusView.Items.Add(sFormattedMessage); listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; else int iTotBy

21、tes = 0; sRequest = "" FileStream fs = new FileStream(sPhysicalFilePath, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read); BinaryReader reader = new BinaryReader(fs); byte bytes = new bytefs.Length; int read; while (read = reader.Read(bytes, 0, bytes.Length) != 0) sResponse = sResponse + En

22、coding.ASCII.GetString(bytes, 0, read); iTotBytes = iTotBytes + read; reader.Close(); fs.Close(); SendHeader(sHttpVersion, sMimeType, iTotBytes, "200 ok", ref mySocket); SendToBrowser(bytes, ref mySocket); 處理結束后，向客戶端返回響應數(shù)據(jù)。（5）如上面的代碼所示，視處理結果向客戶端瀏覽器發(fā)送出不同的響應。1）如果客戶請求的文件不存在，則返回錯誤信息。if (File.Ex

23、ists(sPhysicalFilePath) = false) sErrorMessaage = "<H2>404 Error!File Does Not Exits.<H2>" SendHeader(sHttpVersion, "", sErrorMessaage.Length, "404 Not Found", ref mySocket); SendToBrowser(sErrorMessaage, ref mySocket); listBoxStatusView.Items.Add(sFormatted

24、Message); listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; 2）如果文件存在，則返回網(wǎng)頁內(nèi)容至客戶端web瀏覽器，代碼如下所示。else int iTotBytes = 0; sRequest = "" FileStream fs = new FileStream(sPhysicalFilePath, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read); BinaryReader reader = new BinaryReader(fs); b

25、yte bytes = new bytefs.Length; int read; while (read = reader.Read(bytes, 0, bytes.Length) != 0) sResponse = sResponse + Encoding.ASCII.GetString(bytes, 0, read); iTotBytes = iTotBytes + read; reader.Close(); fs.Close(); SendHeader(sHttpVersion, sMimeType, iTotBytes, "200 ok", ref mySocket

26、); SendToBrowser(bytes, ref mySocket); 由上述程序可以看出，web服務器響應客戶端是分兩步動作完成的：（6）返回HTTP響應頭，用SendHeader()方法。所有HTTP響應頭的第一行都是狀態(tài)行，該行內(nèi)容依次是當前HTTP版本號，3位數(shù)字組成的狀態(tài)碼，以及描述狀態(tài)的短語，各項之間用空格分隔。狀態(tài)行之后是標頭信息。一般情況下，服務器會返回一個名為Data的標頭，表示響應生成的日期與時間，同時服務器還可能會返回一些關于自身的信息。接下來兩個標頭是Content-Type和Content-Length。再返回信息中，首部Content-Type指定了MIME類

27、和HTML（text/html），編碼類型是GB2312。下面代碼就是用SendHeader（）方法給響應頭個字段賦值。/HTTP響應頭 public void SendHeader(string sHttpVersion, string sMIMEHeader, int iTotBytes, string sStatusCode, ref Socket mySocket) String sBuffer = "" if (sMIMEHeader.Length = 0) sMIMEHeader = "text/html" / 默認 text/html sB

28、uffer = sBuffer + sHttpVersion + sStatusCode + "rn" sBuffer = sBuffer + "Server: cx1193719-brn" sBuffer = sBuffer + "Content-Type: " + sMIMEHeader + "rn" sBuffer = sBuffer + "Accept-Ranges: bytesrn" sBuffer = sBuffer + "Content-Length: " +

29、iTotBytes + "rnrn" Byte bSendData = Encoding.ASCII.GetBytes(sBuffer); SendToBrowser(bSendData, ref mySocket); listBoxStatusView.Items.Add("總字節(jié)：" + iTotBytes.ToString(); listBoxStatusView.TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; （7）返回響應數(shù)據(jù)（包含網(wǎng)頁內(nèi)容），用SendToBrowser（）方法。HTTP響應數(shù)據(jù)。它

30、是web服務器向瀏覽器返回信息的主體部分，在不出錯的條件下，它所包含的就是所請求資源的HTML源文件內(nèi)容。對于客戶端瀏覽器來說，它接收到HTTP響應后，會自動分析HTML源文件，然后將其顯示出來，這就是通過瀏覽器看到的頁面。下面代碼就是用SendToBrowser（）方法返回響應數(shù)據(jù)。/返回相應數(shù)據(jù) public void SendToBrowser(String sData, ref Socket mySocket) SendToBrowser(Encoding.ASCII.GetBytes(sData), ref mySocket); public void SendToBrowser(B

31、yte bSendData, ref Socket mySocket) int numBytes = 0; try if (mySocket.Connected) if (numBytes = mySocket.Send(bSendData, bSendData.Length, 0) = -1) listBoxStatusView.Items.Add("Socket出錯！無法發(fā)送數(shù)據(jù)包"); else listBoxStatusView.Items.Add("發(fā)送字節(jié)數(shù)" + numBytes.ToString(); listBoxStatusView.

32、TopIndex = listBoxStatusView.Items.Count - 1; else listBoxStatusView.Items.Add("連接失敗!"); catch (Exception e) Console.WriteLine("發(fā)生錯誤：0", e.ToString(); 注意，這里并沒有指明客戶端使用的是那種請求類型，這是因為請求是客戶端發(fā)出的，客戶端自然知道每種類型的請求將返回什么樣的數(shù)據(jù)，也知道如何處理服務器返回的數(shù)據(jù)，所以不需要服務器告述它響應的是那種類型的請求。5.測試web服務器5.1 實驗準備5.1.1 創(chuàng)建文件

33、夾在web服務器編程中，我們已經(jīng)指定web服務器的虛擬目錄為“E:2012vs軟件MyWebServerMyWebServerbinDebugMyWebServerRoot，所以我在E盤中新建了一個文件夾，取名為” MyWebServerRoot“，可是在程序中我的尋找路徑，尋找當前目錄，這樣只是在實驗中比較方便。而后面我在將程序制作成軟件包后，我的文件路徑就是 C:Program FilesMicrosoftSetup1MyWebServerRoot。新建文件夾如下圖所示：圖 5.1 web服務器測試目錄5.1.2 保存測試網(wǎng)頁及圖片在接下來的實驗中，就以這個新建的文件夾作為服務器的根目錄，

34、用來存放測試用的各種資源。首先收集一些資源為下面進行的實驗做準備。上網(wǎng)訪問歡迎訪問重慶科技學院教務在線!-信息簡報重慶科技學院教務處網(wǎng)站（網(wǎng)址為圖 5.2 保存重慶科技學院信息簡報頁面作為測試頁面注意：在保存網(wǎng)頁時，要命名為全英文字母的文件名，這里取名為cq.htm。之所以這樣做是因為：我這個web服務器只能夠處理字符串形式的文件名，還不能支持中文的文件名。要使用服務器程序支持中文文件名，就必須實現(xiàn)漢字處理功能，那樣會極大的增加代碼量。保存好網(wǎng)頁后，順便也將我們網(wǎng)頁中所涉及到的圖片都保存到根目錄中去，最后在文件夾中顯示的就是網(wǎng)頁中所需要的圖片，樣式等資料。如下圖所示。圖 5.3 保存測試用的圖

35、片5.2 訪問web服務器虛擬目錄下的網(wǎng)頁和圖片如果想要證明web服務器是確定無疑有效的，那么將外網(wǎng)斷開，實驗照樣能夠進行，這樣就說明實驗是成功的。5.2.1訪問網(wǎng)頁顯示不全面啟動web服務器程序MyWebServer，程序已經(jīng)自動配置IP地址和端口號（17:0880本機地址），根目錄E:2012vs軟件MyWebServerMyWebServerbinDebugMyWebServerRoot這是放置測試資源的文件夾?，F(xiàn)在單擊啟動按鈕啟動服務器程序如下圖所示：5.4 啟動服務器服務器屏幕上顯示服務器啟動信息，此時“啟動”按鈕自動變成“停止”按鈕，用戶可隨時單擊它以停止we

36、b服務線程的運行。在電腦上面的瀏覽器中瀏覽服務器中已有的網(wǎng)頁，在地址欄中輸入17:8080/cq.htm（本次實驗沒有實現(xiàn)DNS域名解析功能，所以在訪問服務器的時候采用直接給出IP地址的方式），單擊鏈接按鈕或者直接回車，瀏覽顯示效果如下圖所示：圖 5.5 網(wǎng)頁瀏覽效果5.2.2 訪問網(wǎng)頁中的圖片從上圖中我們可以知道，程序能夠顯示頁面，但是顯示的頁面卻不完整，尤其在頁面上本來應該顯示圖片的位置都沒有正常的顯示出來，現(xiàn)在我們單獨訪問服務器上面的圖片。在瀏覽器中輸入17:8080/1.jpg后回車，顯示圖片如下圖所示：圖 5.6 圖

37、片顯示效果5.2.3 訪問網(wǎng)頁正常由上圖我們知道圖片可以正常的顯示出來，后面在上網(wǎng)查詢才知道，我們在實驗中所用到的圖片要與頁面在同一個目錄下面，所以我們就要將圖片全部保存到與頁面想同的目錄下，如下圖所示：圖 5.7 將頁面文檔與網(wǎng)頁資源放置在同一目錄下面現(xiàn)在我們在重新輸入17:8080/cq.htm回車，先在網(wǎng)頁的顯示效果圖如下所示：圖 5.8 完整網(wǎng)頁顯示效果圖現(xiàn)在我們在去看web服務器會發(fā)現(xiàn)，顯示網(wǎng)頁這個過程中創(chuàng)建了很多個Socket，他們都是Stream類型的，并且web頁面上的各個資源是分別獨立加載到瀏覽器端的。沒加載完頁面上的一個資源就關閉它所對應的

38、Socket，當繼續(xù)加載新的資源時，又要用一個新創(chuàng)建的Socke連接，如下圖所示：圖 5.9web服務器上的多個Socket一個TCP連接只作為單個資源的下載之用，用完后服務器主動斷開連接，這正好符合萬維網(wǎng)的工作過程，因此將TCP連接成為短連接。5.3 訪問網(wǎng)頁錯誤信息程序中有寫到只要是端口不正常，地址不正確，虛擬目錄沒有找到，我們在訪問網(wǎng)頁的是時候就會給我們錯誤信息的提示。（1）下圖就是我們在訪問網(wǎng)站17:8080/cq1.htm的時候由于虛擬目錄錯誤，所以出現(xiàn)的提示。圖 5.10 虛擬目錄沒找到（2）下圖就是在我們訪問的地址14:8080/cq.htm出錯的時候，由于IP地址不對，所以根本就進不了服務器。圖 5.11 IP地址錯誤6.C#安裝軟件設計這個項目的主要功能就是講我寫的那個web服務器編寫成為一個安裝軟件，讓我們能夠把軟件考出去安裝，而不用打開vs2010軟件來運行程序，這樣讓我們在實驗中可以更加方便快捷。下面就是C#安裝軟件設計的步驟：（1）首先建立一個setup工程，打開vs2010軟件，在文件中新建項目彈出下圖的框架。圖 6.1 新建安裝軟件工程（2）然后在文件系統(tǒng)中的“應用程序文件夾”右擊“添加”文件夾，