信息安全產(chǎn)品開發(fā)實踐-并發(fā)服務器II——多線程

1、四川大學計學院、軟件學院實驗報告課程名 稱信息安全產(chǎn)品開發(fā)實踐實驗課 時5實驗項 目并發(fā)服務器II 多 線程實驗時 間2013.10.25實驗目 的1）繼續(xù)了解Linux下C語言程序開發(fā)的過程2）了解線程庫Pthreads及提供的基本線程的操作線程的屬性，了解線 程的屬性，線程的互斥和同步3）掌握多線程網(wǎng)絡服務器模型4）能在Linux環(huán)境實現(xiàn)TCP多線程并發(fā)服務器模型5）能編寫多線程端口掃描程序實驗環(huán) 境X86 ,WindowsXP , VMware Workstation5.0.0, RedHat Linux,SSHSecureShellClie nt-3.2.9專業(yè):學號：11431111

2、72 姓名：_柴承訓軟件工程班級：9班第7 周試驗題目1修改遠程控制程序服務器程序，將其從循環(huán)模式或多進程模式修改為多 線程模式試驗題目2多線程端口掃描程序 實現(xiàn)一個多線程端口掃描程序: 要求:1.2.3.實容法能同時掃描5個IP地址；針對每個iP地址，開設100個線程對其進行掃描； 如果端口打開，使用函數(shù)getservb yp ort獲取其服務名， 在屏幕上打?。篒P port servername,如果是未知服務,則屏幕顯示：ip port unkonown序、步驟 和方法）實驗一:先來回顧一下上次實驗實現(xiàn)的多進程并發(fā)服務器:Unix下的大多數(shù)網(wǎng)絡服務器程序都是這么編寫的，即父進程接受連接

3、, 派生子進程，子進程處理與客戶的交互。雖然這種模型很多年來使用得很好，但是fork時有一些問題:（1）fork是昂貴的。內(nèi)存映像要從父進程拷貝到子進程，所有描述字要 在子進程中復制等等。目前有的 Unix實現(xiàn)使用一種叫做寫時拷貝（copy onwrite ）的技術，可避免父進程數(shù)據(jù)空間向子進程的拷貝。盡管有 這種優(yōu)化技術，fork仍然是昂貴的；（2）fork子進程后，需要用進程間通信（IPC）在父子進程之間傳遞信 息。Fork之前的信息容易傳遞，因為子進程從一開始就有父進程數(shù)據(jù)空 間及所有描述字的拷貝。但是從子進程返回信息給父進程需要做更多的工作。而上述兩個問題可以通過用線程代替進程的方法來

4、克服，接下來我們再來 看下進程的一些特點：？線程有助于解決這兩個問題。線程有時被稱為輕權進程（lightweight process ），因為線程比進程“輕權”，一般來說， 創(chuàng)建一個線程要比創(chuàng)建一個進程快 10100倍。？ 一個進程中的所有線程共享相同的全局內(nèi)存，這使得線程很容易共享信息，但是這種簡易性也帶來了同步問題。？ 一個進程中的所有線程不僅共享全局變量，而且共享：進程指令、 大多數(shù)數(shù)據(jù)、打開的文件（如描述字）、信號處理程序和信號處置、 當前工作目錄、用戶ID和組ID。？但是每個線程有自己的線程ID、寄存器集合（包括程序計數(shù)器和 棧指針）、棧（用于存放局部變量和返回地址）、error、信

5、號掩碼、優(yōu)先級。？程序的編譯gcc - o test test.c -Ipthread有了這些理論準備之后我們就可以編程來實現(xiàn)我們的多線程并發(fā)服務器 了。源代碼:/*:udp server.c* Descri pti on: This a udp rpc server* Versio n: 1.0* Created: 2013none* Comp iler: gccprogram is used to demostrate how to impiement騫？9 鏈？4 鏃？20 鏃？9 鍒?2 縐？ *Revisi on:* Author: Gang Lia ng* Organi zati

6、on: Compu ter Scie nee College, Sichua n Un iverstiy*/#in clude <stdio.h>#in clude <stdlib.h>#in clude <stri ng.h>#in clude vsys/socket.h>#in clude vn et in et/ in .h>#in clude vsys/t yp es.h>#in clude vuni std.h> #i nclude vp thread.h> #in clude varp a/i net.h>#d

7、efi ne PORT 8888#define SIZE 2048/*server port */ /* 2K BUFFER */void * start_routi ne(void* arg); II聲明線程處理函數(shù)intexec (char* comma nd,char* result)FILE * in; int len; char c;len=0;bzero(result,sizeof(result);in=popen (comma nd,"r");if (NULL=i n)fprin tf(stderr,"error in create a pipen&

8、quot;);return -1; while(c=fgetc(i n) )!=EOF )&&(le nv SIZE) resultle n=c;len+;resultle n='0'p close(i n);if (0=le n)sprin tf(result,"%s cannot executen",comma nd);return len;/*/*end of function exec* Name: main* Descri pti on:*/int main ( int argc, char *argv) int thread;in

9、t sockfd;struct sockaddr in*/struct sockaddr in*/FUNCTIO/* socket */clie nt;/*ip address of clientserver;/*ip address of server*/int len;int port;int rvalue;char sen d_bufSIZE; buffer */char recv_bufSIZE;*/char cmd10;deal with cd comma nd */char path2048;int opt;int conn ected;/*/* the result of/* t

10、he comma nd buffer/i nitsockfd=-1;bzero (&clie nt,sizeof(struct sockaddr); bzero (&server,sizeof(struct sockaddr); le n=-1;rvalue=-1; bzero(se nd_buf,SIZE); bzero(recv_buf,SIZE);p ort=PORT;bzero(cmd,10);bzero( path,2048);op t=SO_REUSEADDR;conn ected=-1;/ p hrase 1: create socket; sockfd=sock

11、et(AF_INET,SOCK_STREAM,0); socket */if (-1=sockfd)fprin tf(stderr,"error in creati ng socket'n"); exit(-1);these two var used to/* gen erate thesetsocko pt(sockfd,S 0SOCKET,SO_REUSEADDR，&op t,sizeof(o pt);/p hrase 2: bind the socketserver.sin_family=AF_INET;server.s in_p ort=ht ons

12、(p ort); server.sin_addr.s_addr=hto nl(INADDR_AN Y);rvalue=bi nd(sockfd,(struct sockaddr);sockaddr* )& server,sizeof(structif (-1=rvalue)fprin tf(stderr,"error in binding socketn"); close(sockfd);exit(-1);/liste n socketif (-1=liste n(sockfd,10)p error("liste n socket error'n&

13、quot;); close(sockfd);return -1;/p hraseto server first,the n the server/can send message to the client.Otherwise, clie nt3: com muni cati on with clie nt.Atte ntio n:Thewhile(1)len=sizeof(struct sockaddr);if (-1=(connected=accept(sockfd,(struct p error("three shakeha nds errorn"); close(s

14、ockfd);return -1;clie nt send messageserver cannot konw about thesockaddr*)&clie nt,&len)/調用線程函數(shù)if (p thread_create(&thread, NULL, (void *)start_routi ne, (void *)c onn ected)p error("Pthread_create() error");exit(1);close(c onn ected); /p hrase 4:release the socket close(sockf

15、d);return EXIT_SUCCESS; /線程函數(shù)的實現(xiàn)void* start_routi ne(void* arg) int conn _sock = arg;int sockfd;char sen dbufSIZE; char recvbufSIZE; int sendnum;int recv num;int len gth;int opt;int cnt;while(1)close(sockfd); memset(recvbuf,O,SIZE); memset(se ndbuf,O,SIZE);if (0>=(recv nu m=read(c onn _sock,recvb

16、uf,SIZE) p error("the commucati on error' n");/*aga inn");close(c onn _sock); close(sockfd); return -1;recvbufrecv nu m='0：fprin tf(stderr,"the comma nd is:%sn",recvbuf);if (0=strcm p(recvbuf,"quit") fpr in tf(stderr,"the clie nt is quitn"); close

17、(c onn _sock);break;if (1>=(c nt=exec(recvbuf,se ndbuf) sprin tf(se ndbuf,"thein validcomma nd,pl easetryfprin tf(stderr,"the result is n %s",se ndbuf);if (0>=(sendnum=write(conn_sock,sendbuf,strlen(sendbuf) p error("the commucati on errorn");close(c onn _sock);return

18、-1;close(sockfd);end of function main實驗截圖:*/實驗思路；主要分為以下四個部分:(1):從控制端接受用戶的輸入;(2):根據(jù)用戶的輸入結果，根據(jù)IP地址創(chuàng)建100線程進行掃描1.創(chuàng)建100個線程描述符p idthread_t * thread;thread = ( pthread_t * )malloc( THREAD_NUM * sizeof( pthread_t);2.為每個線程創(chuàng)建掃描的分工for ( int j = 0; j < argc - 1; +j ) for ( int i = 0; i < THREAD_NUM; +i )

19、po rt_segme nt port;p ort.dest = dest_i p j ;p ort.min_port = i * SEG_LEN + 1;/* the last segme nt */if ( i = (THREAD_NUM - 1)p ort.max_port = MAX_P ORT;elsepo rt.max_ port = p ort.min _port + SEG_LEN - 1;:創(chuàng)建線程，開始掃描if(Pthread_create(&threadi.NULL, scan, (void *)&port) !=0 )free(thread);(4):釋

20、放創(chuàng)建的資源free( pthread);源代碼:p error(” pthread_create failed'n");exit(-2);#in cludevstdiib.h#in clude<stdio.h>#in cludevsys/socket.h#in clude vn etdb.h>#in cludevstri ng.h>#in cludev uni std.h>#in clude vn eti net/in .h>#in cludevar pa/in et.h>#i nclude vp thread.h>#defi

21、 ne NUM 100#defi ne MAX_PORT 65535#defi ne SEG_LEN 655typ edef struct po rt_segme ntint *ip;un sig ned min_p ort;un sig ned max_p ort;po rt_segme nt;void *sca n( void*arg);int main (i nt argc, char *argv)int j, i;p thread_t *thread;thread = (p thread_t *)malloc(NUM*sizeof( pthread_t);if(argcv2)|(arg

22、c>6) prin tf("i nput error!' n");for(j = 1; j < argc; j+)for(i = 0; i < NUM; i+)*portpo rt_segme nt*)malloc(sizeof( po rt_segme nt);p ort- >ip=argvj;p ort->min _port = i*SEG_LEN +1;if(i = (NUM -1)p ort->max_ port = MAX_PORT;elsep ort->max_ port = p ort-> min_p ort + SEG_LEN -1;if(p thread_creat