CS144 学习笔记 00

00. `telnet` 的使用

之前一直以为 telnet 用的是自己的协议呢，实际用起来更像是建立一个传输层连接，具体传输细节需要手打。

HTTP GET

试着模拟 curl http://www.rayalto.org ，先执行 telnet www.rayalto.org http ，效果差不多像这样：

rayalto@RayAltoXL ~$ telnet www.rayalto.org http                                   
Trying 19.19.81.0...
Connected to www.rayalto.org.
Escape character is '^]'.

指令最后的 http 表示想要访问 www.rayalto.org 上的 http 服务，其实是端口的别名，可以在 /etc/services 里找到。
最后一行 Escape character is '^]'. 指按 <C-]> 键可以呼出 telnet 的 shell ，比如呼出后执行 close 可以关闭连接。

然后需要手打 HTTP 请求，比如输入下面的三行：

1
2
3

GET / HTTP/1.1
Host: www.rayalto.org
Connection: close

之后再输入一个空行（再按一下 <CR> ）表示 HTTP 请求结束，然后就可以收到响应了，整体大概像这样：

rayalto@RayAltoXL ~$ telnet www.rayalto.org http                                   
Trying 19.19.81.0...
Connected to www.rayalto.org.
Escape character is '^]'.
GET / HTTP/1.1
Host: www.rayalto.org
Connection: close

HTTP/1.1 301 Moved Permanently
Server: nginx/1.18.0
Date: Fri, 27 Sep 2024 03:48:34 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 169
Connection: close
Location: https://www.rayalto.org/

<html>
<head><title>301 Moved Permanently</title></head>
<body>
<center><h1>301 Moved Permanently</h1></center>
<hr><center>nginx/1.18.0</center>
</body>
</html>
Connection closed by foreign host.

SMTP

SMTP 也可以手写，实在是太 🤓 辣，查了查网易的文档，下面展示如何借助 telnet 用网易邮箱的 SMTP 服务器发邮件给 Gmail ：

网易的 SMTP 服务器是 smtp.163.com ，执行 telnet smtp.163.com smtp ，大概像这样：

rayalto@RayAltoXL ~$ telnet smtp.163.com smtp   
Trying 111.124.203.45...
Connected to smtp.163.com.
Escape character is '^]'.
220 163.com Anti-spam GT for Coremail System (163com[20141201])

然后输入 HELO 163.com 跟网易打个招呼（向 163.com 认证你的电脑），大概像这样：

1 2	HELO 163.com 250 OK

不确定这一步的 163.com 正不正确，甚至不确定这一步有没有必要。

然后网易邮箱需要认证登陆，输入 AUTH LOGIN ：

1 2	AUTH LOGIN 334 dXNlcm5hbWU6

返回的 dXNlcm5hbWU6 是 Base64 编码的 username: ，需要回复用户名，比如 foobar@163.com 的用户名就是 foobar ，回复也需要是 Base64 编码的，可以借助 openssl ：

1 2	rayalto@RayAltoXL ~$ echo -n 'foobar' \| openssl enc -e -base64 Zm9vYmFy

得到 Zm9vYmFy 输进去：

1 2	Zm9vYmFy 334 UGFzc3dvcmQ6

返回的 UGFzc3dvcmQ6 是 Base64 编码的 Password: （不知道为啥 username 没大写而 Password 却首字母大写了），输入 Base64 编码的 SMTP 密钥：

1 2	5LyK5ZC55Y+v54ix5ru05o2P 235 Authentication successful

登陆完成了，然后输入 MAIL FROM: <foobar@163.com> 设置发信人，注意 < 和 > 不可以省略：

1 2	MAIL FROM: <foobar@163.com> 250 Mail OK

输入 RCPT TO: <foobar@gmail.com> 设置收信人， < 和 > 也不可以省略：

1 2	RCPT TO: <foobar@gmail.com> 250 Mail OK

输入 DATA 之后就可以写邮件内容了：

1 2	DATA 354 End data with <CR><LF>.<CR><LF>

意思是 . 作为一行表示邮件内容结束，比如我输入这几行：

From: foobar@163.com
To: foobar@gmail.com
Subject: Hello from CS144 Lab 0!

Foo bar baf!
.

注意标头和正文之间需要空一行，成功时的回复像这样：

1	250 Mail OK queued as gzsmtp1,5LyK5ZC55Y+v54ix5ru05o2P--.114514 1919810

然后执行 QUIT 告诉网易邮箱关闭连接：

1
2
3

QUIT
221 Bye
Connection closed by foreign host.

完整过程像这样：

rayalto@RayAltoXL ~$ telnet smtp.163.com smtp   
Trying 111.124.203.45...
Connected to smtp.163.com.
Escape character is '^]'.
220 163.com Anti-spam GT for Coremail System (163com[20141201])
HELO 163.com
250 OK
AUTH LOGIN
334 dXNlcm5hbWU6
Zm9vYmFy
334 UGFzc3dvcmQ6
5LyK5ZC55Y+v54ix5ru05o2P
235 Authentication successful
MAIL FROM: <foobar@163.com>
250 Mail OK
RCPT TO: <foobar@gmail.com>
250 Mail OK
DATA
354 End data with <CR><LF>.<CR><LF>
From: foobar@163.com
To: foobar@gmail.com
Subject: Hello from CS144 Lab 0!

Foo bar baf
.
250 Mail OK queued as gzsmtp1,5LyK5ZC55Y+v54ix5ru05o2P--.114514 1919810
QUIT
221 Bye
Connection closed by foreign host.

然后就可以在 Gmail 的垃圾邮件里找到刚刚发的邮件了：

01. `netcat`

这里用的是 openbsd-netcat ，让 netcat 监听 9090 ：

1	nc -vlp 9090

然后再用 telnet 连接：

1	telnet localhost 9090

两边就可以双向通信了。

其实 telnet 那里也可以用 netcat ， nc -N localhost 9090 也可以达成同样的效果。

02. 实现 `webget`

先 git clone https://github.com/CS144/minnow.git ，编辑 ./apps/webget.cc 完成 get_URL 方法：

string buf;
TCPSocket s;
s.connect( { host, "http" } );
s.write( "GET " + path + " HTTP/1.1\r\n" );
s.write( "HOST: " + host + "\r\n" );
s.write( "Connection: close\r\n" );
s.write( "\r\n" );
while ( !s.eof() ) {
  s.read( buf );
  cout << buf;
}
s.close();

它这个 clang-format 调的我生理不适

03. 实现内存上的可靠字节流

就是完成 minnow 的 src/byte_stream.{hh,cc} ，我的答案（他们的 clang-format 真的辣眼睛）：

在 class ByteStream 的 protected 下加上这些成员：

std::string buf_;
uint64_t nreads_ {};
uint64_t nwrites_ {};
bool closed_ {};

初始化列表初始化 buf_ ：

1	ByteStream::ByteStream( uint64_t capacity ) : capacity_( capacity ), buf_( capacity_, '\0' ) {}

各成员函数定义：

bool Writer::is_closed() const
{
  return closed_;
}

void Writer::push( string data )
{
  if ( is_closed() ) {
    return;
  }
  size_t data_len = data.length();
  const uint64_t avai_cap = available_capacity();
  if ( data_len == 0 || avai_cap == 0 ) {
    return;
  }
  string_view d { data };
  if ( data_len > avai_cap ) {
    d = d.substr( avai_cap );
    data_len = avai_cap;
  }
  const size_t cursor = nwrites_ % capacity_;
  const size_t len_left = capacity_ - cursor;
  if ( data_len > len_left ) {
    buf_.replace( cursor, len_left, data, 0, len_left );
    buf_.replace( 0, data_len - len_left, data, len_left, data_len - len_left );
  } else {
    buf_.replace( cursor, data_len, data, 0, data_len );
  }
  nwrites_ += data_len;
  return;
}

void Writer::close()
{
  closed_ = true;
}

uint64_t Writer::available_capacity() const
{
  return ( capacity_ - ( nwrites_ - nreads_ ) );
}

uint64_t Writer::bytes_pushed() const
{
  return nwrites_;
}

bool Reader::is_finished() const
{
  return closed_ && bytes_buffered() == 0;
}

uint64_t Reader::bytes_popped() const
{
  return nreads_;
}

string_view Reader::peek() const
{
  return string_view { buf_ }.substr( nreads_ % capacity_, bytes_buffered() );
}

void Reader::pop( uint64_t len )
{
  nreads_ += len;
}

uint64_t Reader::bytes_buffered() const
{
  return ( nwrites_ - nreads_ );
}

我的测试结果：

rayalto@RayAltoXL ~/Projects/cpp/minnow$ cmake --build ./build --target check0
Test project /home/rayalto/Projects/cpp/minnow/build
Connected to MAKE jobserver
      Start  1: compile with bug-checkers
 1/10 Test  #1: compile with bug-checkers ........   Passed    0.20 sec
      Start  2: t_webget
 2/10 Test  #2: t_webget .........................   Passed    1.59 sec
      Start  3: byte_stream_basics
 3/10 Test  #3: byte_stream_basics ...............   Passed    0.01 sec
      Start  4: byte_stream_capacity
 4/10 Test  #4: byte_stream_capacity .............   Passed    0.01 sec
      Start  5: byte_stream_one_write
 5/10 Test  #5: byte_stream_one_write ............   Passed    0.01 sec
      Start  6: byte_stream_two_writes
 6/10 Test  #6: byte_stream_two_writes ...........   Passed    0.01 sec
      Start  7: byte_stream_many_writes
 7/10 Test  #7: byte_stream_many_writes ..........   Passed    0.05 sec
      Start  8: byte_stream_stress_test
 8/10 Test  #8: byte_stream_stress_test ..........   Passed    0.03 sec
      Start 37: compile with optimization
 9/10 Test #37: compile with optimization ........   Passed    0.11 sec
      Start 38: byte_stream_speed_test
             ByteStream throughput: 18.27 Gbit/s
10/10 Test #38: byte_stream_speed_test ...........   Passed    0.18 sec

100% tests passed, 0 tests failed out of 10

Total Test time (real) =   2.21 sec
Built target check0

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