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基于μClinux下Boa的CGI技术实现
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 18:55:01



引 言
   
随着企业安全意识的增强以及现代化管理水平的提高,对设备的远程监控在工业控制系统中得到了越来越广泛的应用。近年来,Web技术广泛普及,把Web技术应用在这种监控系统中,可以让操作者通过浏览器维护和管理监测点,查看监测数据。同时,监测中心的服务程序也可以很方便地通过Web把监测数据取回来,进行进一步的处理,十分方便。
    μClinux是应用于微控制领域的一种嵌入式Linux操作系统,它源码开放,移植性好,支持多种硬件平台和几乎所有常见网络通信协议,支持文件系统丰富,是一个功能完整的嵌入式操作系统。并且有大量优秀的开放源代码的应用软件和开发工具可用,因此,采用μClinux作为操作平台,使用Web技术进行远程在线监测系统的开发。

1 嵌入式Web服务器
   
为了能够通过Web来维护和管理远程在线监控系统,必须选择一个恰当的Web服务器,不但要求所选择的Web服务器支持动态Web技术,也要求它能够在嵌入式系统中稳定地工作。
1.1 Web服务器原理和功能
   
嵌入式Web服务器以TCP/IP协议栈为基础构建,需要实现HTTP,TCP和UDP等协议。任何一个客户机,都可以通过HTTP协议与嵌入式Web Server建立连接。嵌入式Web服务器在Web浏览器和设备之间提供了统一的GUI接口,使得客户端可以像在本地一样透明地监控管理设备状况。
    嵌入式Web服务器的主要功能有:响应多个客户的实时HTTP请求,并为每个客户建立连接,这是嵌入式Web服务器的首要功能;对设备的实时监控管理,参数的在线查看与配置等;对设备访问的安全控制机制,包括SSL、用户口令等;实现设备的故障智能报警。
1.2 Boa的特点
   
在μClinux中常用的Web服务器有:Boa,thttpd,httpd,其中httpd只支持静态页面,显然不适合高级应用,thttpd和Boa所提供的功能基本一样,但是thttpd在运行过程中所需要的资源要远大于Boa,因此使用Boa作为该嵌入式系统的Web服务器。系统的软件开发模型选用B/S模型。
    Boa是一个高性能的单任务型Web服务器,可以运行在几乎所有的类Unix的平台上,Boa支持认证,支持CGI,功能比较全,占用资源也少,非常适合于用在资源有限的嵌入式系统中,目前Boa已经以源码的形式包含在μClinux的发行包中。

2 Boa源码分析
    在此通过以下对Boa的源代码进行简单的分析,来提出解决避免恶意攻击的安全解决方案。
2.1 Boa工作流程
   
图1是Boa工作流程图。Boa从新到达的套接字获得HTTP请求(由一个request结构来存储),并将其保存在队列当中。首先,get_request()将从套接字获得的数据全部保存在request→header_line中,然后调用process_request()来处理在队列中的每一个请求。根据request结构中status所表示的不同状态,将进行不同的处理。如果这个请求符合HTTP协议,则会调用process_option_Iine()将一些头部信息填写到request结构中完成这些环境变量的设置,随后process_header_end()会对用户进行验证。如果验证通过则判断request结构中的is_cgi,非0则是CGI程序,调用init_cgi()函数进行处理,为0则是静态页面,调用init_get()函数进行处理。

2.2 init_get函数工作流程
    图2为处理静态页面请求的init_get()函数的基本工作流程。图2中process_get()函数完成的功能为将request结构中的data_men字符串返回套接字并在用户浏览器上显示相应的内容。

2.3 init_cgi函数工作流程
    对CGI程序的处理函数init_cgi()首先调用一系列函数完成对CGI环境变量的设置,create_common_env(),complete_env()完成了大多数CGI环境变量的注册工作。采用PIPE(管道)方式,就是将CGI程序的输出重定向到管道,然后Boa从管道读取并转发给客户端浏览器。整个流程结束后,返回到主函数的无限循环中等待处理下一个套接字连接的到达。init_cgi()具体工作流程如图3所示。
    管道读取函数read_from_pipe()完成的主要功能是从套接字req→data_fd读取数据到req→header_end中,并进行处理;然后修改req→status=PIPE_WRITE来调用write_from_pipe()将req→header_line的内容返回套接字fd,并在用户浏览器上显示相应的内容。

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