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

python 复制代码

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...')

while True:
    # 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
        with open(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 in range(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：

html 复制代码

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

运行服务器程序：

bash 复制代码

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。