#计算机网络课程设计
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##网络代理服务器的设计与实现
###功能需求
实现一个简易的proxy程序。proxy程序的功能：能够做“二传手”的工作。它自身处在能同时连通外界目标服务器和我的机器的位置上。我的机器把请求发送给它，它接受请求，把请求原封不动的抄下来发送给外界目标服务器；外界目标服务器响应了请求，把回答发送给它，它再接受回答，把回答原封不动的抄下来发送给我的机器。这样，我的机器实际上是把它当作了目标服务器（由于是原封不动的转抄，请求和回答没有被修改）。而它则是外界目标服务器的客户端。
###相关知识
SOCKS5 是一个代理协议，它在使用 TCP/IP协议通讯的前端机器和服务器机器之间扮演一个中介角色，使得内部网中的前端机器变得能够访问Internet网中的服务器，或者使通讯更加安全。SOCKS5 服务器通过将前端发来的请求转发给真正的目标服务器， 模拟了一个前端的行为。在这里，前端和SOCKS5之间也是通过TCP/IP协议进行通讯，前端将原本要发送给真正服务器的请求发送给SOCKS5服务器，然后SOCKS5服务器将请求转发给真正的服务器。
Go语言是由Google开发的一个开源项目，目的之一为了提高开发人员的编程效率。 Go语言语法灵活、简洁、清晰、高效。它对的并发特性可以方便地用于多核处理器 和网络开发，同时灵活新颖的类型系统可以方便地编写模块化的系统。go可以快速编译， 同时具有垃圾内存自动回收功能，并且还支持运行时反射。Go是一个高效、静态类型， 但是又具有解释语言的动态类型特征的系统级语法。
Socks5协议中文文档（RFC1928） http://blog.chinaunix.net/uid-26548237-id-3434356.html
socks5代理默认支持多种身份验证机制. 由于课程设计时间限制,故目前只实现了无验证需求 经过测试可以支持作为chrome浏览器的代理.并支持chrome的通过代理发送的DNS查询请求.
###设计原理
- 客户向代理方服务器发出请求信息
- 代理方应答
- 需要代理方接到应答后发送向代理方发送目的ip和端口
- 代理方与目的连接
- 代理方将需要代理方发出的信息传到目的方，将目的方发出的信息传到需要代理方。代理完成。
####代理TCP连接
- 向服务器的1080端口建立tcp连接。
- 向服务器发送 05 01 00 （此为16进制码，以下同） 3 .如果接到 05 00 则是可以代理
- 发送 05 01 00 01 + 目的地址(4字节） + 目的端口（2字节），目的地址和端口都是16进制码（不是字符串！！）。 例202.103.190.27 -7201 则发送的信息为：05 01 00 01 CA 67 BE 1B 1C 21 (CA=202 67=103 BE=190 1B=27 1C21=7201)
- 接受服务器返回的自身地址和端口，连接完成
- 以后操作和直接与目的方进行TCP连接相同。 ####代理UDP连接
- 向服务器的1080端口建立udp连接
- 向服务器发送 05 01 00
- 如果接到 05 00 则是可以代理
- 发送 05 03 00 01 00 00 00 00 + 本地UDP端口（2字节）
- 服务器返回 05 00 00 01 +服务器地址+端口
- 需要申请方发送 00 00 00 01 +目的地址IP（4字节）+目的端口 +所要发送的信息
- 当有数据报返回时 向需要代理方发出00 00 00 01 +来源地址IP（4字节）+来源端口 +接受的信息 注：此为不需要密码的代理协议，只是socks5的一部分，完整协议请RFC1928
###系统实现&功能特性 备注:题目所述为http代理,http代理实现较为简单, 所以这里选择实现了一个socks5代理
socks5代理默认支持多种身份验证机制. 由于课程设计时间限制,故目前只实现了无验证需求 经过测试可以支持作为chrome浏览器的代理.并支持chrome的通过代理发送的DNS查询请求.
这个程序的开发语言选用的是Google的golang,并没有选择常用的c,c++,java 出于性能考虑没有使用脚本语言. 为了实现跨平台没有选用c,c++. java由于需要虚拟机也没有选用.
- 支持不完整的socks5协议(不支持身份验证)
- 对大文件和多用户处理良好
- 可以跨平台linux/win/arm...
##Tracert与Ping程序设计与实现
###功能需求
参照附录2，了解Tracert程序的实现原理，并调试通过。然后参考Tracert程序和教材4.4.2节，编写一个Ping程序，并能测试本局域网的所有机器是否在线，运行界面如图1所示的QuickPing程序。
###系统实现
####Ping2 这是对linux下的工具ping的一个简单模仿
Usage of ./ping2:
-host="www.baidu.com": usage: -host=baidu.com
-times=3: usage: -times=3
实现语言: golang , 支持平台 *nix, win, arm...
注意在 *nix下使用需要root权限运行
#####使用说明
➜ bin git:(master) ✗ sudo ./ping2
2015/01/08 14:52:19 Ping www.baidu.com
2015/01/08 14:52:19 IP: 180.97.33.108
2015/01/08 14:52:19 Runing Ping data [8 0 247 255] [0 0 0 0]
2015/01/08 14:52:19 Recv data [69 0 0 28] [59 75 64 0] [49 1 221 28] [180 97 33 108] [192 168 155 3] [0 0 255 255] [0 0 0 0]
2015/01/08 14:52:19 Time spend ms 97
2015/01/08 14:52:19
2015/01/08 14:52:20 Ping www.baidu.com
2015/01/08 14:52:20 IP: 180.97.33.108
2015/01/08 14:52:20 Runing Ping data [8 0 247 255] [0 0 0 0]
2015/01/08 14:52:20 Recv data [69 0 0 28] [59 158 64 0] [49 1 220 201] [180 97 33 108] [192 168 155 3] [0 0 255 255] [0 0 0 0]
2015/01/08 14:52:20 Time spend ms 91
2015/01/08 14:52:20
2015/01/08 14:52:21 Ping www.baidu.com
2015/01/08 14:52:21 IP: 180.97.33.108
2015/01/08 14:52:21 Runing Ping data [8 0 247 255] [0 0 0 0]
2015/01/08 14:52:21 Recv data [69 0 0 28] [60 35 64 0] [49 1 220 68] [180 97 33 108] [192 168 155 3] [0 0 255 255] [0 0 0 0]
2015/01/08 14:52:21 Time spend ms 114
####pingScan 这是一个简单快速的在线主机扫描工具
实现语言: golang , 支持平台 *nix, win, arm...
#####功能特性
- 可以快速探测局域网内的在线主机
- 拥有极快的扫描速度,可以超过nmap
- 可以命令行指定ping超时时间,以及没有新结果的等待时间
- 可以及其方便的指定IP段. 如10.1.1-12.1-255 代表10.1.1.1->10.1.12.255之前的所有IP
并发扫描采用golang自带的goroutine实现(类似于协程),而不是通常的多线程实现,可以同时发起上万请求而不会向使用线程一样占用大量CPU. 在linux系统下通过修改一些参数即可实现万级并发,详见 http://blog.csdn.net/guowake/article/details/6615728
#####使用说明
➜ bin git:(master) ✗ sudo ./pingScan --help
Usage of ./pingScan:
-ip="10.1.12.1-255":
-n=255: Number of requests to perform
-t=3000: Millisecond of ping timeout
-w=3: Second wait after no ans
效果如下
➜ bin git:(master) ✗ time fab pingScan_test
[localhost] local: go build cs/ok/pingScan
[localhost] local: sudo ./pingScan -ip="10.1.8.1-255" -n=300 -t=3000 -w=2
10.1.8.1-255
now: 10.1.8.1
all:255 over:44 pre:0.000000
all:255 over:44 pre:0.000000
timeout 2
ip:10.1.8.1 success:true
ip:10.1.8.112 success:true
ip:10.1.8.111 success:true
ip:10.1.8.110 success:true
ip:10.1.8.109 success:true
ip:10.1.8.104 success:true
...
###########################
success:44 error:0
Done.
fab pingScan_test 0.40s user 0.17s system 20% cpu 2.846 total
##网络聊天程序的设计与实现
###功能需求 参照附录1，了解Socket通信的原理，在此基础上编写一个聊天程序。
###功能特性:
- 实现语言: golang , 支持平台 *nix, win, arm...
- 可以实现群聊,点对点聊天
- 客户端可以使用netcat
- 使用说明, 运行服务器
./simpleChat --port 9000 - 然后 客户端运行
nc localhost 9000 - 就会提示输入昵称,确定之后就可以进入聊天室
- 输入/name msg可以发送消息msg给昵称为name的用户
- 其它任意字符则为群发
- 任一用户下线或者上线其它用户都会接收到通知.
服务器运行效果:
➜ bin git:(master) ✗ fab simpleChat_test
[localhost] local: go build cs/ok/simpleChat
[localhost] local: ./simpleChat
2015/01/08 15:28:20 simpleChat run on 0.0.0.0:6666
2015/01/08 15:28:20 please type "nc serverip youport" to connect it
2015/01/08 15:28:20 for example: nc localhost 6666
TRACE: 2015/01/08 15:28:23 chat.go:117: New user asd 127.0.0.1:46206
TRACE: 2015/01/08 15:28:23 chat.go:82: brodCast New user asd 127.0.0.1:46206
TRACE: 2015/01/08 15:28:25 chat.go:63: asd: das
TRACE: 2015/01/08 15:28:25 chat.go:82: brodCast asd: das
TRACE: 2015/01/08 15:28:26 chat.go:63: asd: asd
TRACE: 2015/01/08 15:28:26 chat.go:82: brodCast asd: asd
TRACE: 2015/01/08 15:28:26 chat.go:63: asd: asd
TRACE: 2015/01/08 15:28:26 chat.go:82: brodCast asd: asd
客户端运行效果:
➜ ~ nc localhost 6666
Input you name:asd
You name:asd
You ip:127.0.0.1:46206
type "/name msg" to chat
type "msg" to broadcast
Online user 0:
das
asd: das
asd
asd: asd
asd
asd: asd
^C
##简单Web Server程序的设计与实现
###相关知识
WWW的工作基于客户机/服务器计算模型，由Web浏览器(客户机)和Web服务器(服务器)构成，两者之间采用超文本传送协议（HTTP）进行通信，HTTP协议的作用原理包括四个步骤：连接，请求，应答,关闭应答。在课程设计中，系统开发平台为Ubuntu，程序设计语言采用Python。
Python（英语发音：/ˈpaɪθən/）, 是一种面向对象、解释型计算机程序设计语言，由Guido van Rossum于1989年底发明，第一个公开发行版发行于1991年。Python语法简洁而清晰，具有丰富和强大的类库。它常被昵称为胶水语言，它能够把用其他语言制作的各种模块（尤其是C/C++）很轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是，使用Python快速生成程序的原型（有时甚至是程序的最终界面），然后对其中有特别要求的部分，用更合适的语言改写，比如3D游戏中的图形渲染模块，性能要求特别高，就可以用C++重写。
HTTP协议是应用层的协议，定义了服务器端和客户端之间文件传输的沟通方式。HTTP协议用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。由于HTTP协议支持的服务不限于WWW，还可以是其它服务，它允许用户在统一的界面下，采用不同的协议访问不同的服务。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示等[3]
###设计原理 根据上述HTTP协议的作用原理，实现GET请求的Web服务器程序的方法如下：
- 创建ServerSocket类对象，监听端口8080。这是为了区别于HTTP的标准TCP/IP端口80而取的 等待、接受客户机连接到端口8080，得到与客户机连接的socket
- 创建与socket字相关联的输入流instream和输出流outstream
- 从与socket关联的输入流instream中读取一行客户机提交的请求信息，请求信息的格式为：GET 路径/文件名 HTTP/1.1
- 从请求信息中获取请求类型。如果请求类型是GET，则从请求信息中获取所访问的HTML文件名。没有HTML文件名时，则以index.html作为文件名
- 如果HTML文件存在，则打开HTML文件，把HTTP头信息和HTML文件内容通过socket传回给Web浏览器，然后关闭文件。否则发送错误信息给Web浏览器
- 关闭与相应Web浏览器连接的socket字,如果浏览器支持KeepAlive,则保持连接直到超时
###系统实现&功能特性
- 项目名称 pythonHTTPServer
- 实现语言 python（此实现大量参考Python标准库的设计)
- 跨平台 linux/win/arm...
- 使用方式:
python server.py --port 10001 --www "./" - 默认端口:
:8000 - 默认www目录: 当前目录
- 支持协议版本为HTTP1.1
- 目前支持GET.
- 支持识别index.html index.htm
- 支持列目录
- 支持404 400等错误
- 支持识别url中的 #,?
- 防止目录遍历漏洞.(通过 ../../之类的url)
- 支持中文目录名和文件名