boa 源码分析(2)--关于Boa和CGI

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。

 

3 Boa源码改进

　　经过上述对Boa源码的分析可以看出，Boa服务器将根据浏览器地址栏中输入的文件路径调用相应的CGI程序或静态页面显示在浏览器中。这种方式使入侵者很容易找到源文件，隐蔽性和安全性极差。这里在对Boa源码进行修改后，在浏览器中输入对该系统指定的静态网页类型的请求后，Boa服务器会自动进行文件路径重定向，调用相应的CGI程序进行处理，而用户不会察觉到这一变化。从而使用户无法得知源文件的路径，增加了程序的隐蔽性和安全性。

　　在源代码判断是否CGI程序之前添加判断：如果文件路径(req→pathname)的后缀代表本系统指定的静态页面，则将其修改为实际CGI程序所在路径，并更改is_cgi变量为“CGI”。经过这样修改后，程序会调用CGI程序的处理函数init_cgi()，使原本的静态请求变成动态的CGI请求。修改后的Boa流程如图4所示(虚线为添加部分)。

　　4 CGI程序设计技术

　　4．1 CGI简介

　　到目前为止，实现动态Web页面有4种技术可供选择：CGI，ASP，PHP和JSP。因为目前μClinux还不支持ASP，PHP等动态Web页面技术，因此在该实现中选择了CGI。

　　CGI规定Web服务器调用其他可执行程序的接口协议标准，提供Web服务器一个执行外部程序的通道。这种服务端技术使得浏览器和服务器之间具有交互性。CGI程序属于一个外部程序，需要编译成可执行文件，以便在服务端运行。Web服务器通过调用CGI程序实现与Web浏览器的交互，也就是CGI程序接收Web浏览器发送给Web 服务器的信息，进行处理，将响应结果再回送给Web服务器及Web浏览器。

　　4．2 CGI程序工作原理

　　CGI工作原理如下：客户端的用户通过浏览器完成一定输入工作后，向服务器发出。HTTP请求(称为CGI请求)，服务器守护进程，接收到该请求后，就创建一个子进程(称为CGI进程)。该CGI子进程将CGI请求的有关数据设置成环境变量，在CGI程序与服务器间建立两台数据通道，然后启动URL指定的CGI程序。子进程通过标准输出流将处理结果传递给服务器守护进程，守护进程再将处理结果作为应答消息回送到客户端。一个CGI程序的任务分为输入任务和输出任务。输入任务根据请求方法的不同，从环境变量QUE-RY_STRING或标准输入中读取用户输入数据。输出任务生成HTTP响应头标内容，如消息正文的数据类型和数据长度等；生成HTTP响应消息正文内容，如动态生成的HTML文件内容。

　　4．3 CGI程序改进方法

　　传统的CGI程序编写方法简单地用printf()函数来产生HTML源代码。在输出的字符串中如果有双引号，在其前面必须有一个后斜字符，这是因为整个HTML代码串已经在双引号内，所以HTML代码串中的双引号符必须用一个后斜字符来转义。这样的CGI程序代码冗长，不利于阅读，且容易出错。这里所采用的方法是预先将需要显示的网页保存成文件，采用仿“ASP”的技术，将需要动态显示的内容写入符号“|％”与“|”之间。并设计配置文件，指定替换内容。CGI程序逐行读取源文件，将符号“|%”与“|”之间的内容替换成配置文件指定的内容。

　　HTML源文件的格式设计如下：

　　单选按钮：

　　CGI程序找出“|％”与“|”之间的关键字key，如果key中不包含“@”则直接替换与之对应的值；如果包含“@”，将关键字分为三部分：replacestr=checked，key=system_mode，keyvalue=route。寻找数据结构中与key相等的 name[i]，将对应的value[i]与keyval-ue比较，如果相等则替换为type的值。具体流程如图5所示。

　　当在任意用户端浏览器中输入目标板的IP地址及对应的文件名后，就会显示如图6所示界面。其中在地址栏中输入的路径已经按照本文之前的方法被Boa服务器修改，实际路径为：http：／／192．168．0．1／cgi-bin／qs2．cgi。因此用户无法找到源文件，减小了被恶意用户攻击的可能性。图5中选中单选框和添加文本框内容这些操作都是经过CGI程序替换显示的配置文件中的内容。修改这些内容后点击下一步程序会自动保存到配置文件中，下一次再进入页面后就会显示上一次保存的结果。