tcpip实验报告.docx

11实验一 Linux内核通用链表的使用一、实验目的学习Linux内核通用链表的设计原理，熟练掌握Linux内核通用链表的使用。二、实验内容1、掌握Linux通用链表的创建2、掌握通用链表添加元素、删除元素和遍历链表的方法3、掌握通用链表的查找方法三、实现原理Linux的内核源文件list.h提供了所有的链表定义，以及各类链表的操作接口和实现。其中创建链表的方法如下：LIST_HEAD(my_list); 在指定的head后插入新节点，常用于堆栈数据结构的实现list_add(structlist_head *new, structlist_head *head); 在指定的head前插入新节点，常用于队列数据结构的实现list_add_tail(structlist_head *new, structlist_head *head); 从链表中删除一个指定节点list_del(structlist_head *entry); 根据当前链表节点指针ptr获得宿主节点指针list_entry(ptr, type, member); 遍历链表list_for_each(pos, head); 四、实现代码和运行结果#include #include #include list.hstruct userint id;structlist_head list;int main(void)struct user *p; LIST_HEAD(user_queue);for (inti = 0; iid = i;list_add_tail(&p-list, &user_queue); structlist_head *q;list_for_each(q, &user_queue) p = list_entry(q, struct user, list);printf(%dn, p-id); return 0;#include #include #include list.hstruct userchar username20;int id;structlist_head list;int main(void)struct user *p; LIST_HEAD(head);for (inti; iid = i + 1;printf(user %2d, Please input username: , i+1);scanf(%s, p-username);list_add_tail(&(p-list), &head); structlist_head *tmp;list_for_each(tmp, &head) p = list_entry(tmp, struct user, list);printf(%dt%sn, p-id, p-username); list_for_each(tmp, &head) p = list_entry(tmp, struct user, list);if (p-id = 5)printf(%sn, p-username); return 0;实验二Linux内核通用哈希链表的使用一、实验目的学习Linux内核通用哈希链表的设计原理，熟练掌握Linux内核通用哈希链表的使用。二、实验内容1、掌握Linux通用哈希链表的创建。2、掌握通用哈希链表添加元素、查找元素的方法。三、实现原理Linux的内核源文件list.h提供了哈希链表的各种操作接口和实现。其中创建具有16个元素的哈希链表的方法如下：structhlist_headuser_hash16; 在上述user_hash数组的16个元素中存放的哈希表头元素定义如下：structhlist_head structhlist_node *first;哈希链表节点元素定义如下：structhlist_nodestructhlist_node *next, *pprev;本实验对哈希链表宿主节点的name值进行散列的算法如下：unsignedintBKDRHash(unsigned char *str);unsignedint seed = 131;unsignedint hash = 0;while(*str) hash = hash * seed + (*str+); return (hash & 0x7FFFFFFF);于是，本实验对一个字符串name求最终哈希值hash的方法如下：unsignedint hash = BKDRHash(name) & 15; 内核源文件list.h定义了以下若干接口，用于对哈希链表进行各种操作：在指定的哈希链表头h所指向的链表头插入新节点hlist_add_head(structhlist_node *n, structhlist_head *h); 根据当前哈希链表节点指针ptr获得好像链表宿主节点指针hlist_entry(ptr, type, member); 遍历哈希链表中某个key值所对应的链表hlist_for_each_entry(tpos, pos, head, member); 四、实现代码和运行结果#include #include #include list.hstructusermap structhlist_nodehlist; unsigned char name8;voidhlist_print(structhlist_head *hl_head);unsignedintBKDRHash(unsigned char *str);unsigned char hash_add(structhlist_node *hl_node, structhlist_head *hl_head);int main(void)structhlist_headuser_hash16;for (inti = 0; i 16; i+) INIT_HLIST_HEAD(&user_hashi);structusermap user3;strcpy(, smith);strcpy(, john);strcpy(, bob);for (inti = 0; i 3; i+)hlist_add_head(&(useri.hlist), &user_hashBKDRHash() & 15);hlist_print(user_hash);structusermapnew_user2;strcpy(new_, john);strcpy(new_, lisa);for (inti = 0; i 2; i+)if (!hash_add(&(new_useri.hlist), &user_hashBKDRHash(new_) & 15)printf(用户%s重复，添加失败!n, new_);hlist_print(user_hash);return 0;voidhlist_print(structhlist_head *hl_head)structusermap *puser;structhlist_node *phnode;for (inti = 0; iname);printf(n); unsignedintBKDRHash(unsigned char *str)unsignedint seed = 131;unsignedint hash = 0;while(*str) hash = hash * seed + (*str+); return (hash & 0x7FFFFFFF);unsigned char hash_add(structhlist_node *hl_node, structhlist_head *hl_head)char *name = hlist_entry(hl_node, structusermap, hlist)-name;structusermap *puser;structhlist_node *pnode;hlist_for_each_entry(puser, pnode, hl_head, hlist) if (!strcmp(puser-name, name)return 0; hlist_add_head(hl_node, hl_head);return 1;实验三Linux多线程程序设计一、实验目的学习Linux下多线程程序的编写，掌握IP报文分段重组模拟程序的整体框架。二、实验内容完成Linux下多线程的程序编写，利用线程同步的方法，完成多线程访问一个由Linux内核通用链表所实现的消息队列。三、实现原理线程模型本实验要求创建两个线程，分别为由main函数代表的线程1和由run函数代表的线程2。其中线程1模拟从网络持续接收消息，并将收到的消息放入消息队列中；线程2模拟网络协议处理程序，当消息队列不空时，持续从消息队列头取出下一个收到的消息并进行处理，如下图所示：消息队列mutex线程1线程2线程互斥与同步方法由于消息队列是一临界资源，线程1和线程2将竞争访问该队列，因此必须对线程1和线程2进行互斥与同步管理。即当线程1正在向消息队列尾放入消息时，线程2必须等待线程1操作完毕并退出对临界资源的操作后，方可以从该队列头部中取出下一个消息进行处理，反之亦然。此外，当消息队列为空时，线程2将进入休眠状态，当消息队列不空时，线程2被线程1唤醒后继续处理。下面给出实现线程1和线程2互斥与同步的部分关键代码。pthread_mutex_tmqlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_tmqlock_ready = PTHREAD_COND_INITIALIZER;int main()structmsg_buff *msg;for(;) .pthread_mutex_lock(&mqlock); /* 加锁互斥量 */list_add_tail(msg-list, &msg_queue); /* 消息入队列尾 */pthread_mutex_unlock(&mqlock); /* 解锁互斥量 */pthread_cond_signal(&mqlock_ready); . .return 0;void *run(void *arg)structmsg_buff *msg;for(;) pthread_mutex_lock(&mqlock); while(list_empty(&msg_queue) pthread_cond_wait(&mqlock_ready, &mqlock); msg = getnextmsg(msg_queue.next); pthread_mutex_unlock(&mqlock); handle_msg(msg); 四、实现代码和运行结果#include #include #include #include #include list.h#define PAUSE 3000void *run(void *); /* 消息处理线程 */voidadd_msg(int);structmsg_buff *getnextmsg(structlist_head *);voidhandle_msg(structmsg_buff *);structmsg_buff int id; structlist_head list;pthread_mutex_tmqlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_cond_tmqlock_ready = PTHREAD_COND_INITIALIZER; pthread_ttid; LIST_HEAD(msg_queue); int main()int err = 0;err = pthread_create(&tid, NULL, run, NULL); for(inti = 0; iid = i;pthread_mutex_lock(&mqlock);list_add_tail(&new_msg-list, &msg_queue);pthread_mutex_unlock(&mqlock);pthread_cond_signal(&mqlock_ready);void *run(void *arg)structmsg_buff *msg;for (;) pthread_mutex_lock(&mqlock);while (list_empty(&msg_queue)pthread_cond_wait(&mqlock_ready, &mqlock);msg = getnextmsg(&msg_queue);pthread_mutex_unlock(&mqlock);handle_msg(msg); free(msg); structmsg_buff *getnextmsg(structlist_head *q)structmsg_buff *msg;msg = list_first_entry(q, structmsg_buff, list);list_del(&msg-list);returnmsg;voidhandle_msg(structmsg_buff *m)printf(m-id=%dn, m-id); 实验四IP报文分段与重组模拟一、实验目的学习Linux内核IP报文分段和重组的原理，掌握IP报文分段重组模拟程序的关键实现方法。二、实验内容1、联调Forward而和Host程序，观察基于消息分段和重组的文件传输过程。2、完成IP报文分段和重组程序中用户退出登录的功能实现。三、实现原理IP报文分段和重组模拟程序功能描述IP报文分段和重组模拟程序的核心功能是通过UDP编程，完成基于应用层消息分段和重组下的文件传输。整个模拟程序主要由两个独立的角色构成，即Forwarder和Host，如下图所示：在IP报文分段和重组模拟程序中，工作于Forwarder和Host中的分层协