计算机网络第二章：作业 1: Web 服务器

文档：Web服务器的实现和测试

一、问题描述

本次实验要求开发一个简单的基于Python的Web服务器，服务器能够处理HTTP请求并返回HTML文件的内容。具体来说，Web服务器需要执行以下操作：

接收并解析HTTP请求：Web服务器从客户端接收HTTP请求，并解析所请求的文件。
从文件系统中读取文件：根据客户端请求，服务器从文件系统中获取相应的文件内容。
发送HTTP响应：服务器将文件内容封装到HTTP响应中并返回给客户端。
错误处理：如果请求的文件不存在，服务器返回一个“404 Not Found”错误页面。
测试服务器：使用浏览器访问服务器，验证HTML文件内容的返回及404错误处理。

二、问题解决方案

1. 开发环境

编程语言：Python
使用的库：socket 模块用于TCP连接和套接字编程。

2. 设计思路

创建服务器套接字：在特定的IP地址和端口上监听客户端的TCP连接请求。
解析HTTP请求：当接收到来自客户端的请求时，解析请求报文中的文件名。
文件读取与响应构建：读取服务器上的HTML文件，并返回HTTP 200响应。如果文件不存在，返回404错误页面。
关闭连接：每次处理完请求后，关闭与客户端的连接。

3. 代码实现

from socket import*# 创建服务器套接字
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)# 准备服务器，绑定端口 6789 并开始监听连接
serverSocket.bind(('',6789))
serverSocket.listen(1)print('Server is ready to receive...')whileTrue:# 接受来自客户端的连接
    connectionSocket, addr = serverSocket.accept()print(f'Connection established with {addr}')try:# 从客户端接收HTTP请求
        message = connectionSocket.recv(1024).decode()# 提取请求的文件名
        filename = message.split()[1]# 获取请求的文件路径print(f'Requested file: {filename}')# 打开并读取该文件内容withopen(filename[1:],'r')as f:
            outputdata = f.read()# 发送HTTP响应头
        connectionSocket.send("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n".encode())# 发送文件内容作为响应体for i inrange(0,len(outputdata)):
            connectionSocket.send(outputdata[i].encode())# 关闭连接
        connectionSocket.close()except IOError:# 如果文件不存在，返回404错误
        error_message ="<html><body><h1>404 Not Found</h1></body></html>"
        connectionSocket.send("HTTP/1.1 404 Not Found\r\n\r\n".encode())
        connectionSocket.send(error_message.encode())# 关闭连接
        connectionSocket.close()# 关闭服务器（实际上，这在代码中永远不会到达）
serverSocket.close()

4. 代码说明

导入socket模块：使用from socket import *导入所需的套接字模块。
创建服务器套接字：调用socket()函数创建TCP套接字，使用bind()将服务器绑定到指定的端口号，使用listen()函数使服务器准备好接受连接。
处理客户端请求：使用accept()函数接受客户端的连接。recv()函数用于从客户端接收HTTP请求报文，并通过split()解析报文获取文件路径。
读取文件并响应：根据请求的文件路径打开文件，读取其内容，并使用send()将响应返回给客户端。如果请求的文件不存在，服务器返回404错误页面。
关闭连接：处理完成后，使用close()关闭与客户端的连接。

5. 错误处理

在代码中，使用

try-except

块来处理文件读取过程中的异常。文件不存在时，服务器会返回HTTP 404错误。

三、测试服务器

1. 准备工作

在服务器所在的目录中创建一个HTML文件（如HelloWorld.html），其内容可以是简单的HTML代码，如：

<!DOCTYPEhtml><html><head><title>Hello World</title></head><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>

运行服务器程序：

python webserver.py

2. 测试步骤

获取服务器的IP地址 使用ifconfig命令获取服务器的IP地址。比如在wlo1接口下，IP地址是172.20.10.2。
在浏览器中访问服务器- 打开浏览器，输入http://172.20.10.2:6789/HelloWorld.html。如果服务器运行正常，浏览器将显示HelloWorld.html的内容，即“Hello, World!”。- 如果尝试访问一个不存在的文件，如http://172.20.10.2:6789/nonexistent.html，则服务器将返回404 Not Found错误页面。

3. 预期结果

四、总结

通过本次实验，我们实现了一个简单的Python Web服务器，并学会了如何使用套接字来处理HTTP请求。我们完成了以下任务：

构建了Web服务器处理HTTP请求。
实现了文件读取及HTTP响应功能。
处理了404错误的情况。
使用浏览器测试了服务器的功能，并成功获取文件内容以及处理不存在的文件。

五、注意事项

确保防火墙没有阻止端口6789的外部访问。
服务器和客户端应处于同一局域网中，或者服务器的IP地址是公开的。
在不同的设备或不同的网络环境中，确保服务器IP地址和端口号正确配置。

可选练习1

要实现一个能够同时处理多个请求的多线程Web服务器，我们可以使用Python的

threading

模块。在这个实现中，服务器主线程会监听新的连接，每当收到一个客户端连接请求时，它会启动一个新的线程来处理该请求，从而允许服务器同时处理多个请求。

下面是一个使用多线程的Web服务器的完整实现代码。

多线程Web服务器代码：

#import socket modulefrom socket import*import threading

# Define the thread function to handle client requestsdefhandle_client(connectionSocket):try:# Receive the request message from the client
        message = connectionSocket.recv(1024)# Extract the file name from the HTTP request
        filename = message.split()[1]# Open the file requested by the client
        f =open(filename[1:])# Read the file content
        outputdata = f.read()# Send HTTP header (response code 200 OK) to the client
        connectionSocket.send("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n".encode())# Send the content of the requested file to the clientfor i inrange(0,len(outputdata)):
            connectionSocket.send(outputdata[i].encode())# Close the client socket
        connectionSocket.close()except IOError:# Send response message for file not found (404 Not Found)
        connectionSocket.send("HTTP/1.1 404 Not Found\r\n\r\n".encode())
        connectionSocket.send("<html><head></head><body><h1>404 Not Found</h1></body></html>".encode())# Close the client socket
        connectionSocket.close()# Main function to start the server and listen for incoming connectionsdefstart_server():# Prepare a server socket
    serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)# Bind the server to localhost at port 6789 (or any available port)
    serverSocket.bind(('',6789))# Listen for incoming connections, set the backlog queue size to 5
    serverSocket.listen(5)print("The server is ready to receive on port 6789...")whileTrue:# Establish the connection with the client
        connectionSocket, addr = serverSocket.accept()# Print the connection details (useful for debugging)print(f"Connection from {addr}")# Create a new thread for each client request
        client_thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(connectionSocket,))# Start the thread
        client_thread.start()# Start the serverif __name__ =="__main__":
    start_server()

代码解释：

线程处理函数 (handle_client)： 这是一个独立的函数，用于处理客户端的HTTP请求。它接收客户端的请求，解析文件名，读取文件并将其内容返回给客户端。如果文件不存在，则返回“404 Not Found”错误。defhandle_client(connectionSocket):# Process client request here每次有新的客户端连接时，都会创建一个新的线程来运行这个函数。
多线程实现： 使用Python的 threading.Thread 创建新的线程。每当有新的客户端连接到服务器时，主服务器线程都会创建一个新的线程来处理该连接。这允许多个客户端同时连接到服务器，而服务器不会因为处理某个请求而阻塞。client_thread = threading.Thread(target=handle_client, args=(connectionSocket,))client_thread.start()
服务器主线程 (start_server)： 服务器主线程负责监听来自客户端的连接请求。每当接收到一个新的连接时，它会接受连接并创建一个新的线程来处理这个连接。serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)serverSocket.bind(('',6789))serverSocket.listen(5)``````listen(5) 表示服务器可以同时保持最多5个等待连接的客户端请求。
主程序 (if __name__ == "__main__")： 程序入口，通过 start_server() 启动服务器。

验证步骤：

将服务器代码和HTML文件放置在同一目录下。
启动服务器。
打开多个浏览器窗口或使用多台设备，访问服务器的URL（例如 http://localhost:6789/HelloWorld.html），确保服务器可以同时处理多个请求。
在访问不存在的文件时，验证是否收到404错误消息。

多线程的优势：

使用多线程可以使服务器同时处理多个请求，而不是一次只处理一个请求。这种设计可以显著提高服务器的并发能力，特别是在处理多个客户端连接时。

可选练习2

为了编写一个简单的HTTP客户端，我们可以使用Python的

socket

模块进行TCP连接，并向服务器发送HTTP请求。客户端需要通过命令行参数获取服务器的IP地址或主机名、端口号以及请求的文件路径。接着，它会通过TCP连接发送一个GET请求，并将服务器的响应内容打印出来。

以下是HTTP客户端的完整代码：

client.py

客户端代码：

import sys
from socket import*# Ensure that the correct number of arguments are providediflen(sys.argv)!=4:print("Usage: python client.py server_host server_port filename")
    sys.exit()# Get the server host, port, and filename from command-line arguments
server_host = sys.argv[1]
server_port =int(sys.argv[2])
filename = sys.argv[3]# Create a TCP socket
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)# Try to connect to the servertry:
    clientSocket.connect((server_host, server_port))except Exception as e:print(f"Failed to connect to {server_host}:{server_port}")print(e)
    sys.exit()# Form the HTTP GET request
request_line =f"GET /{filename} HTTP/1.1\r\n"
host_header =f"Host: {server_host}:{server_port}\r\n"
connection_header ="Connection: close\r\n\r\n"

http_request = request_line + host_header + connection_header

# Send the HTTP GET request to the server
clientSocket.send(http_request.encode())# Receive the response from the server
response =b""whileTrue:
    data = clientSocket.recv(1024)ifnot data:break
    response += data

# Decode and print the response from the serverprint(response.decode())# Close the socket
clientSocket.close()

代码解释：

获取命令行参数：iflen(sys.argv)!=4:print("Usage: python client.py server_host server_port filename") sys.exit()这里首先检查命令行参数的数量是否正确，要求用户提供三个参数：服务器的主机名或IP地址，服务器端口，以及要请求的文件路径。如果参数数量不正确，程序会显示用法并退出。
解析命令行参数：server_host = sys.argv[1]server_port =int(sys.argv[2])filename = sys.argv[3]分别将服务器主机、端口和文件路径从命令行参数中读取。
创建TCP套接字并连接到服务器：clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)clientSocket.connect((server_host, server_port))创建一个TCP套接字，并尝试与服务器建立连接。如果连接失败，会捕获异常并退出程序。
生成并发送HTTP GET请求：request_line =f"GET /{filename} HTTP/1.1\r\n"host_header =f"Host: {server_host}:{server_port}\r\n"connection_header ="Connection: close\r\n\r\n"http_request = request_line + host_header + connection_headerclientSocket.send(http_request.encode())根据HTTP协议构建GET请求，包含请求行、主机头（Host），以及表示连接关闭的头部。构建好请求后，将其编码成字节并通过套接字发送给服务器。
接收并显示服务器的响应：response =b""whileTrue: data = clientSocket.recv(1024)ifnot data:break response += dataprint(response.decode())客户端通过循环调用 recv() 方法，以1024字节为单位接收服务器响应的数据。直到服务器关闭连接并不再发送数据。最后，将接收到的字节数据解码为字符串并打印出来。
关闭套接字：clientSocket.close()当接收完服务器的响应后，关闭客户端的套接字以释放资源。

使用方法：

运行服务器（确保你的多线程服务器已经启动，并且有一个HTML文件可以被请求）。
在终端中运行客户端，指定服务器的主机名/IP地址、端口号以及文件路径。例如：python client.py localhost 6789 HelloWorld.html这里 localhost 是服务器主机，6789 是端口号，HelloWorld.html 是请求的文件名。
客户端将连接服务器，发送GET请求，并显示服务器的响应。如果文件存在，服务器会返回文件内容；如果文件不存在，服务器会返回404错误信息。

验证流程：

在服务器上放置 HelloWorld.html 文件，并启动服务器。
通过客户端请求该文件：python client.py localhost 6789 HelloWorld.html客户端应显示HTML文件的内容。
请求不存在的文件：python client.py localhost 6789 nonexistentfile.html客户端应收到“404 Not Found”的响应。

标签：计算机网络前端服务器

本文转载自: https://blog.csdn.net/FHKHH/article/details/142340239
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计算机网络第二章：作业 1: Web 服务器

文档：Web服务器的实现和测试

一、问题描述

二、问题解决方案

1. 开发环境

2. 设计思路

3. 代码实现

4. 代码说明

5. 错误处理

三、测试服务器

1. 准备工作

2. 测试步骤

3. 预期结果

四、总结

五、注意事项

可选练习1

多线程Web服务器代码：

代码解释：

验证步骤：

多线程的优势：

可选练习2

代码解释：

使用方法：

验证流程：

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