实验目的

本节视频的目的是学习TCP/IP协议的通信原理和Wed服务器的工作原理，实现搭建轻量级Web服务器。
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实验原理

硬件原理图

实验过程中使用的是网口。

WEB服务器

(WORLD WIDE WEB，环球信息网)

即万维网，主要功能是提供网上信息浏览服务。WWW 是 Internet 的多媒体信息查询工具，是 Internet 上近年才发展起来的服务，也是发展最快和目前用的最广泛的服务。正是因为有了WWW工具，才使得近年来 Internet 迅速发展，且用户数量飞速增长。

Web服务器是在运行在物理服务器上的一个程序，它永久地等待客户端（主要是浏览器，比如Chrome，Firefox等）发送请求。当收到请求之后，它会生成相应的响应并将其返回至客户端。Web服务器通过HTTP协议与客户端通信，因此也被称为HTTP服务器。

当我们在浏览器输入URL后，浏览器会先请求DNS服务器，获得请求站点的 IP 地址。然后发送一个HTTP Request（请求）给拥有该 IP 的主机，接着就会接收到服务器给我们的 HTTP Response（响应），浏览器经过渲染后，以一种较好的效果呈现给我们。这个过程中，正是Web服务器在幕后默默做贡献。

Web工作原理

Web服务器的工作原理并不复杂，一般可分成如下4个步骤：

（1）建立连接

客户机通过TCP/IP协议建立到服务器的TCP连接。

在HTTP工作开始之前，Web浏览器首先要通过网络与Web服务器建立连接，该连接是通过TCP来完成的，该协议与IP协议共同构建Internet，即著名的TCP/IP协议族，因此Internet又被称作是TCP/IP网络。HTTP是比TCP更高层次的应用层协议，根据规则，只有低层协议建立之后才能，才能进行更层协议的连接，因此，首先要建立TCP连接，一般TCP连接的端口号是80。

Web浏览器向Web服务器发送请求命令一旦建立了TCP连接，Web浏览器就会向Web服务器发送请求命令。

（2）请求过程

客户端向服务器发送HTTP协议请求包，请求服务器里的资源文档。

浏览器发送其请求命令之后，还要以头信息的形式向Web服务器发送一些别的信息，之后浏览器发送了一空白行来通知服务器，它已经结束了该头信息的发送。

（3）应答过程

服务器向客户机发送HTTP协议应答包，如果请求的资源包含有动态语言的内容，那么服务器会调用动态语言的解释引擎负责处理“动态内容”，并将处理得到的数据返回给客户端。由客户端解释HTML文档，在客户端屏幕上渲染图形结果。

（4）关闭连接

Web服务器关闭TCP连接.

一般情况下，一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据，它就要关闭TCP连接，然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码：Connection:keep-alive，TCP连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间，还节约了网络带宽。

HTTP协议

（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）

HTTP协议是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议，是基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，永远都是客户端发起请求，服务器回送响应，是一个标准的客户端服务器模型。HTTP协议工作于客户端-服务端架构为上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。

HTTP是一个无状态的协议，同一个客户端的这次请求和上次请求是没有对应关系。

LwIP协议栈

LwIP是一个轻量级的TCP/IP协议栈，可用于各种嵌入式的系统中。LwIP协议是一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP含义是light weight(轻型)IP协议，在实现时保持了TCP协议的主要功能基础上减少对RAM的占用，一般它只需要几十K的RAM和40K左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈很适合在低端嵌入式系统中使用。

LwIP协议栈的设计采用分层结构的思想，每一个协议都作为一个模块来实现，提供一些与其它协议的接口函数。所有的TCP/IP协议栈都在一个进程当中，这样TCP/IP协议栈就和操作系统内核分开了。而应用程序既可以是单独的进程也可以驻留在TCP/IP进程中，它们之间利用ICP机制进行通讯。如果应用程序是单独的线程可以通过操作系统的邮箱、消息队列等，与协议栈进程通讯。如果应用程序驻留在协议栈进程中，则应用程序可以通过内部回调函数和协议栈进程通讯。

EMAC

(Ethernet Media Access Controller，以太网媒体访问控制器）

简单介绍集成在器件中的以太网媒体访问控制器（EMAC）和物理层（PHY）器件管理数据输入/输出（MDIO）模块的功能描述。 EMAC 模块用于在器件（device）和连接到同一网络的其他主机（host）之间搬移数据，遵从以太网协议。EMAC 控制从系统到 PHY 的包数据流。 MDIO 模块控制 PHY 配置以及状态监控。EMAC 和 MDIO 模块都是通过自定义接口连接到系统内核的，它允许高效率的数据发送和接收。这个自定义接口被称为 EMAC 控制模块，是 EMAC/MDIO 不可或缺的外设。