成都理工大学TCPIP实验报告.docx

17本科生实验报告实验课程 计算机网络与TCP/IP协议体系（2） 学院名称 信息科学与技术学院 专业名称 通信工程 学生姓名 杜立华 学生学号 201313070112 指导教师 刘飚 实验地点 6B603 实验成绩 二 一五 年 二 月 二 一五 年 六 月实验一 Linux内核通用链表的使用 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。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实验要求 待创建的链表头变量名为user_queue。 作为链表的宿主节点类型定义如下： struct user int id; /* user id */ struct list_head list; ; 针对上述user_queue链表，要求以队列方式向其中依次添加10个类型为struct user的宿主节点，并要求这10个宿主节点的id依次为110 依次遍历输出这10个宿主节点的id 从链表中删除首个宿主节点，然后依次遍历该队列并输出余下各宿主节点的id 在struct user结构体中增加一个username字段，用于存储该用户名字，重新以队列方式向其中依次添加10个类型为struct user的宿主节点，并要求这10个宿主节点的id依次为110 在链表中搜索id值为5的节点，并输出该节点username值实现原理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); 源文件list.h中定义了如下若干接口，用于对通用链表进行各种操作： 在指定的head后插入新节点，常用于堆栈数据结构的实现/ newsk：即将添加的新链表节点/ head：在此节点后添加list_add(struct list_head *new, struct list_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/ newsk：即将添加的新链表节点/ head：在此节点前添加list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head); 从链表中删除一个指定节点/ entry：要从链表中删除的节点list_del(struct list_head *entry); 根据当前链表节点指针ptr获得宿主节点指针/ ptr：struct list_head类型的指针/ type：链表节点所在的宿主节点的类型/ member：嵌入宿主的链表节点的变量名list_entry(ptr, type, member); 遍历链表/ pos：遍历链表时用于指示正在遍历的链表节点的指针/ head：链表头list_for_each(pos, head); 实现代码和运行结果请打印本实验的程序代码和程序运行截图，并作为附件附在本实验报告后。#include #include #include list.hstruct user int id; struct list_head list;int main(void) struct user *p; LIST_HEAD(user_queue); for (int i = 0; i id = i; list_add_tail(&p-list, &user_queue); struct list_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 user char username20; int id; struct list_head list;int main(void) struct user *p; LIST_HEAD(head); for (int i; i id = i + 1; printf(user %2d, Please input username: , i+1); scanf(%s, p-username); list_add_tail(&(p-list), &head); struct list_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 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。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。实验要求1、 待创建的哈希链表头数组为struct hlist_head user_hash16，要求对该哈希链表宿主节点的name成员值进行散列，并将散列值与15进行与运算作为哈希链表宿主元素的哈希值。2、 对该哈希表的所有表头元素进行初始化，初始化操作如下，其中index的变化范围为015。 INIT_HLIST_HEAD (&user_hashindex);3、 作为哈希链表元素的的宿主节点类型定义如下： struct usermap struct hlist_node hlist; unsigned char name8; ;4、 针对上述user_hash哈希链表，要求向其中添加3个类型为struct usermap的宿主节点，并要求这3个宿主节点的name成员分别为”smith”, ”john”, ”bob”， 如下图所示：struct usermapstruct hlist_head user_hash16struct hlist_node0.12.struct usermap155、 向哈希表user_hash中添加2个新宿主元素， 其中一个宿主元素的name成员为”john”，另外一个宿主元素的name成员为”lisa”。要求若新宿主元素的name成员已经存在，则提示已经存在该用户，不再向哈希链表中加入该已经存在的宿主节点，否则向哈希链表中添加该新宿主元素。6、 遍历整个哈希表，输出所有表中已存在的宿主节点元素的name。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：struct hlist_head user_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：struct hlist_head struct hlist_node *first;哈希链表节点元素定义如下：struct hlist_node struct hlist_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：unsigned int BKDRHash(unsigned char *str);unsigned int seed = 131;unsigned int 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： unsigned int 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：（1） 在指定的哈希链表头h所指向的链表头插入新节点/ n：要添加的新哈希链表节点/ h：在此哈希链表头节点后添加hlist_add_head(struct hlist_node *n, struct hlist_head *h); （2） 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/ ptr：struct hlist_node类型的指针/ type：哈希链表节点所在的宿主节点的类型/ member：嵌入宿主的哈希链表节点的变量名hlist_entry(ptr, type, member); （3） 遍历哈希链表中某个key值所对应的链表/ tpos：哈希链表宿主节点指针/ pos：哈希链表节点指针/ head：哈希链表中某key所对应的链表的头指针/ member：嵌在哈希链表宿主节点中的哈希链表节点的变量名hlist_for_each_entry(tpos, pos, head, member); 实现代码和运行结果请打印本实验的程序代码和程序运行截图，并作为附件附在本实验报告后。#include #include #include list.hstruct usermap struct hlist_node hlist; unsigned char name8;void hlist_print(struct hlist_head *hl_head);unsigned int BKDRHash(unsigned char *str);unsigned char hash_add(struct hlist_node *hl_node, struct hlist_head *hl_head);int main(void) struct hlist_head user_hash16; for (int i = 0; i 16; i+) INIT_HLIST_HEAD(&user_hashi); struct usermap user3; strcpy(, smith); strcpy(, john); strcpy(, bob); for (int i = 0; i 3; i+) hlist_add_head(&(useri.hlist), &user_hashBKDRHash() & 15); hlist_print(user_hash); struct usermap new_user2; strcpy(new_, john); strcpy(new_, lisa); for (int i = 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;void hlist_print(struct hlist_head *hl_head) struct usermap *puser; struct hlist_node *phnode; for (int i = 0; i name); printf(n); unsigned int BKDRHash(unsigned char *str) unsigned int seed = 131; unsigned int hash = 0; while(*str) hash = hash * seed + (*str+); return (hash & 0x7FFFFFFF);unsigned char hash_add(struct hlist_node *hl_node, struct hlist_head *hl_head) char *name = hlist_entry(hl_node, struct usermap, hlist)-name; struct usermap *puser; struct hlist_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。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。实验要求7、 待创建的消息队列名为msg_queue。8、 作为消息队列的消息宿主节点类型定义如下： struct msg_buff int id; struct list_head list; ;9、 针对上述msg_queue队列，要求创建两个线程1和线程2，其中线程1向该队列尾逐步添加10个类型为struct msg_buff的宿主节点，并要求者10个宿主节点的id分别为110。另外，在线程1向该队列添加宿主节点的同时，要求线程2从该队列头部依次取出下一个宿主节点，并输出该节点的id值。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。/* 定义访问临界资源的互斥变量 */pthread_mutex_t mqlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;/* 定义条件变量 */pthread_cond_t mqlock_ready = PTHREAD_COND_INITIALIZER;/ * 线程1 */int main() struct msg_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 */ /* 通知线程2条件发生改变 */ pthread_cond_signal(&mqlock_ready); . . return 0;/ * 线程2 */void *run(void *arg) struct msg_buff *msg; for(;) pthread_mutex_lock(&mqlock); /* 加锁互斥量 */ while(list_empty(&msg_queue) /* 消息队列空，休眠等待条件改变 */ pthread_cond_wait(&mqlock_ready, &mqlock); /* 消息队列不空，从队列中取下一消息 */ msg = getnextmsg(msg_queue.next); /* 解锁互斥量 */ pthread_mutex_unlock(&mqlock); /* 处理此消息 */ handle_msg(msg); 实现代码和运行结果请在本实验所提供的代码msg.c的基础上，完成其中的add_msg和getnextmsg函数的实现；打印本实验的程序代码和程序运行截图，并作为附件附在本实验报告后面。#include #include #include #include #include list.h#define PAUSE 3000void *run(void *); /* 消息处理线程 */void add_msg(int);struct msg_buff *getnextmsg(struct list_head *);void handle_msg(struct msg_buff *);struct msg_buff int id; struct list_head list;/* 线程互斥量 */pthread_mutex_t mqlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; /* 条件变量 */pthread_cond_t mqlock_ready = PTHREAD_COND_INITIALIZER; pthread_t tid; /* 消息处理线程id */LIST_HEAD(msg_queue); /* 消息队列 */int main() int err = 0; err = pthread_create(&tid, NULL, run, NULL);/* 创建并启动消息处理线程 */ for(int i = 0; i id = i; pthread_mutex_lock(&mqlock); list_add_tail(&new_msg-list, &msg_queue); pthread_mutex_unlock(&