基于C++实现一个轻量级的Web服务器【100011734】_c++网络编程服务器处理浏览器get请求资源-CSDN文库

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课程设计

5星 · 超过95%的资源 154 浏览量 2023-04-10 10:23:58 上传评论收藏 1.86MB ZIP 举报

在本项目中，我们探索了如何使用C++语言构建一个轻量级的Web服务器，这是一个对网络编程原理和HTTP协议的实践应用。我们要理解Web服务器的基本工作原理，它是互联网上提供静态或动态内容的核心组件。Web服务器接收HTTP请求，处理这些请求，并通过HTTP响应将结果返回给客户端，如浏览器。在C++中实现Web服务器，首先需要对TCP/IP协议栈有一定的了解，特别是应用层的HTTP协议。HTTP协议定义了客户端和服务器之间交互数据的格式，包括请求方法（GET、POST等）、状态码（200、404等）以及请求头和响应头等信息。因此，我们的C++程序需要解析接收到的HTTP请求，根据请求内容生成相应的响应。 C++中，可以使用socket编程接口来创建和管理网络连接。socket是操作系统提供的低级接口，用于网络通信。我们需要创建一个监听socket，等待客户端的连接请求，然后为每个连接的客户端创建一个新的socket，处理其请求。在这个过程中，可能会用到select或poll等多路复用技术，以便同时处理多个客户端的连接。在解析HTTP请求时，我们需要将接收到的字符串分解成各个部分，例如URL、方法、头部和主体。为了实现这一功能，可以使用C++的字符串操作函数，或者更高级的库，如Boost.Asio，它提供了方便的异步I/O和协议处理功能。在处理请求后，服务器需要构建HTTP响应。响应通常包括状态码（如200表示成功，404表示未找到资源），响应头（如Content-Type指明返回数据的类型），以及可能的响应体（如HTML页面或文件内容）。在C++中，我们可以使用stringstream或其他字符串容器来构造响应，并通过socket发送回客户端。在本课程设计中，可能只处理了简单的GET请求，即获取静态文件，如HTML、图片或CSS文件。为了实现这个功能，服务器需要能够读取和发送文件内容。这涉及到文件I/O操作，如fopen、fread和fclose等函数。如果要支持动态内容，如PHP脚本或数据库查询，那么服务器需要额外解析请求中的动态部分，并可能需要与外部进程通信来生成动态内容。此外，安全性和性能优化也是Web服务器开发中不可忽视的部分。例如，使用HTTPS进行加密通信，限制并发连接数量以防止拒绝服务攻击，以及缓存策略来减少不必要的磁盘I/O等。通过这样的课程设计，我们不仅可以学习到C++编程技能，还能深入理解网络编程的底层机制，以及HTTP协议的工作流程。这对于将来从事Web开发、系统编程或者网络安全等相关领域的工作具有重要的价值。实现一个轻量级的Web服务器是一个涉及网络协议、I/O操作、字符串解析和多线程编程的综合性任务。这个项目不仅提升了编程能力，也加深了对计算机网络体系结构的理解，是一项非常有价值的实践经历。

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100011734-基于C++实现一个轻量级的 Web 服务器.zip （13个子文件）

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# 实现一个轻量级的 Web 服务器 ## 实验目的深入掌握 HTTP 协议规范，学习如何编写标准的互联网应用服务器。 ## 实验内容服务程序能够正确解析 HTTP 协议，并传回所需的网页文件和图片文件使用标准的浏览器，如 IE、Chrome 或者 Safari，输入服务程序的 URL 后，能够正常显示服务器上的网页文件和图片服务端程序界面不做要求，使用命令行或最简单的窗体即可功能要求如下： - 服务程序运行后监听在 80 端口或者指定端口 - 接受浏览器的 TCP 连接（支持多个浏览器同时连接） - 读取浏览器发送的数据，解析 HTTP 请求头部，找到感兴趣的部分 - 根据 HTTP 头部请求的文件路径，打开并读取服务器磁盘上的文件，以 HTTP 响应格式传回浏览器。要求按照文本、图片文件传送不同的 Content-Type，以便让浏览器能够正常显示。 - 分别使用单个纯文本、只包含文字的 HTML 文件、包含文字和图片的 HTML 文件进行测试，浏览器均能正常显示。本实验可以在前一个 Socket 编程实验的基础上继续，也可以使用第三方封装好的 TCP 类进行/网络数据的收发本实验要求不使用任何封装 HTTP 接口的类库或组件，也不使用任何服务端脚本程序如 JSP、ASPX、PHP 等本实验可单独完成或组成两人小组。若组成小组，则一人负责编写服务器 GET 方法的响应，另一人负责编写 POST 方法的响应和服务器主线程。 ### 主要仪器设备联网的 PC 机、Wireshark 软件、Visual Studio、gcc 或 Java 集成开发环境。 ## 操作方法与实验步骤阅读 HTTP 协议相关标准文档，详细了解 HTTP 协议标准的细节，有必要的话使用 Wireshark 抓包，研究浏览器和 Web 服务器之间的交互过程创建一个文档目录，与服务器程序运行路径分开准备一个纯文本文件，命名为 test.txt，存放在 txt 子目录下面准备好一个图片文件，命名为 logo.jpg，放在 img 子目录下面写一个 HTML 文件，命名为 test.html，放在 HTML 子目录下面，主要内容为： ``` <html> <head><title>Test</title></head> <body> <h1>This is a test</h1> <img src="img/logo.jpg"> <form action="dopost" method="POST"> Login:<input name="login"> Pass:<input name="pass"> <input type="submit" value="login"> </form> </body> </html> ``` 将 test.html 复制为 noimg.html，并删除其中包含 img 的这一行。服务端编写步骤（需要采用多线程模式）运行初始化，打开 Socket，监听在指定端口（请使用学号的后 4 位作为服务器的监听端口）主线程是一个循环，主要做的工作是等待客户端连接，如果有客户端连接成功，为该客户端创建处理子线程。该子线程的主要处理步骤是：不断读取客户端发送过来的字节，并检查其中是否连续出现了 2 个回车换行符，如果未出现，继续接收；如果出现，按照 HTTP 格式解析第 1 行，分离出方法、文件和路径名，其他头部字段根据需要读取。 ## 如果解析出来的方法是 GET 根据解析出来的文件和路径名，读取响应的磁盘文件（该路径和服务器程序可能不在同一个目录下，需要转换成绝对路径）。如果文件不存在，第 3 步的响应消息的状态设置为 404，并且跳过第 5 步。准备好一个足够大的缓冲区，按照 HTTP 响应消息的格式先填入第 1 行（状态码=200），加上回车换行符。然后模仿 Wireshark 抓取的 HTTP 消息，填入必要的几行头部（需要哪些头部，请试验），其中不能缺少的 2 个头部是 Content-Type 和 Content-Length。Content-Type 的值要和文件类型相匹配（请通过抓包确定应该填什么），Content-Length 的值填写文件的字节大小。在头部行填完后，再填入 2 个回车换行将文件内容按顺序填入到缓冲区后面部分。 ## 如果解析出来的方法是 POST 检查解析出来的文件和路径名，如果不是 dopost，则设置响应消息的状态为 404，然后跳到第 9 步。如果是 dopost，则设置响应消息的状态为 200，并继续下一步。读取 2 个回车换行后面的体部内容（长度根据头部的 Content-Length 字段的指示），并提取出登录名（login）和密码（pass）的值。如果登录名是你的学号，密码是学号的后 4 位，则将响应消息设置为登录成功，否则将响应消息设置为登录失败。将响应消息封装成 HTML 格式，如 ``` <html><body>响应消息内容</body></html> ``` 准备好一个足够大的缓冲区，按照 HTTP 响应消息的格式先填入第 1 行（根据前面的情况设置好状态码），加上回车换行符。然后填入必要的几行头部，其中不能缺少的 2 个头部是 Content-Type 和Content-Length。Content-Type 的值设置为 text/html，如果状态码=200，则 Content-Length 的值填写响应消息的字节大小，并将响应消息填入缓冲区的后面部分，否则填写为 0。最后一次性将缓冲区内的字节发送给客户端。发送完毕后，关闭 socket，退出子线程。主线程还负责检测退出指令（如用户按退出键或者收到退出信号），检测到后即通知并等待各子线程退出。最后关闭 Socket，主程序退出。编程结束后，将服务器部署在一台机器上（本机也可以）。在服务器上分别放置纯文本文件（.txt）、只包含文字的测试 HTML 文件（将测试 HTML 文件中的包含 img 那一行去掉）、包含文字和图片的测试 HTML 文件（以及图片文件）各一个。确定好各个文件的 URL 地址，然后使用浏览器访问这些 URL 地址，如 http://x.x.x.x:port/dir/a.html，其中 port 是服务器的监听端口，dir 是提供给外部访问的路径，请设置为与文件实际存放路径不同，通过服务器内部映射转换。检查浏览器是否正常显示页面，如果有问题，查找原因，并修改，直至满足要求使用多个浏览器同时访问这些 URL 地址，检查并发性 ## 实验数据记录和处理请将以下内容和本实验报告一起打包成一个压缩文件上传：源代码：需要说明编译环境和编译方法，如果不能编译成功，将影响评分可执行文件：可运行的.exe 文件或 Linux 可执行文件服务器的主线程循环关键代码截图（解释总体处理逻辑，省略细节部分）通过阻塞调用 accept 进行监听客户端的消息，确认连接后开启子线程，接收客户端发送的消息并对其进行处理。 ![](https://www.writebug.com/myres/static/uploads/2022/9/6/ca31495bf0f625f4c939ec03c603bd72.writebug) 服务器的客户端处理子线程关键代码截图（解释总体处理逻辑，省略细节部分）通过解析客户端发来的信息，确定请求类型是 GET 还是 POST，根据请求类型来处理信息。 ![](https://www.writebug.com/myres/static/uploads/2022/9/6/3c9fda85c1e4619786f38877099c2042.writebug) 服务器运行后，用 netstat –an 显示服务器的监听端口 ![](https://www.writebug.com/myres/static/uploads/2022/9/6/7103cc2c985e4ec67d0fcbc62c123756.writebug) 浏览器访问纯文本文件（.txt）时，浏览器的 URL 地址和显示内容截图。 ![](https://www.writebug.com/myres/static/uploads/2022/9/6/011b1ba510f7e77dfcb5940b25c20e7f.writebug) 服务器上文件实际存放的路径： ![](https://www.writebug.com/myres/static/uploads/2022/9/6/857a97c525dfdaa0ff97eed5dea92c54.writebug) 服务器的相关代码片段�

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