CGI-Programmierung. Fachhochschule Wiesbaden Fachbereich Design-Informatik-Medien Prof. Dr. Weber 15. Dezember 2008
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- Benedikt Bader
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1 CGI-Programmierung Fachhochschule Wiesbaden Fachbereich Design-Informatik-Medien Prof. Dr. Weber 15. Dezember 2008 Alexander Petitjean - Alexander.Petitjean@YMail.com Yelena Kolpakova - Yelena.K@gmx.de
2 Überblick Kapitel I Einführung CGI 1. CGI 2. CGI Geschichte 3. CGI - Worum geht es? 4. CGI - Skript 5. HTTP 6. CGI Ablauf 7. CGI Environment 8. CGI - Konsequenzen 9. CGI - Sicherheitsfragen 10. CGI - Alternativen 2
3 Überblick Kapitel II Praxis - Das Projekt 1. Worum geht es? 2. Projektaufbau 3. Mögliche Sprachen 4. Warum Ruby? 5. Debugging 6. Programmablauf 7. DEMO 3
4 Überblick Literatur/Quellen: Jetzt lerne ich CGI [Rafe Colburn] Objektorientiere Programmierung mit Phython [Michael Weigend] CGI Programmierung mit Pearl [O REILLY]
5 Kapitel 1 5
6 1. CGI? Common Gateway Interface = Allgemeine Vermittlungsschnittstelle Gateway/Schnittschnelle zwischen WebServer und externem Programm / Umgebung 6
7 2. CGI Geschichte erster WebServer war NCSA HTTPD NCSA (National Center for Supercomputing Applications (Gründer von Netscape / Mosaik ) wichtigste Funktion war CGI CGI auch in CERN Web Server enthalten (1994) Anfangs einzigste Möglichkeit für Web Applikationen Offener Quellcode von NCSA HTTPD führt zur Implementierung in alle anderen WebServer 7
8 3. Worum geht es? Abruf statischer Dokumente genügt nicht statische Ressource = keine Veränderung zwischen 2 Aufrufen: HTML Datei, Bild dynamische Ressource = kann sich zwischen 2 Aufrufen ändern: Abhängig von Bedingung(Benutzereingabe, Benutzerrolle) u. Zugriff auf Datenquellen (Routenplaner, Wetterdienst, etc.) Daten sollen eingegeben, verarbeitet und ausgegeben werden dynamische Elemente: Formulare, Middleware/ Business Logik 8
9 4. CGI Script CGI Scripte sind zunächst Programme die über das Internet gestartet werden Werden über Web Browser wie HTML Dokumente durch Eingabe einer URL gestartet URL = uniform ressource locator URL: HTTP: // URL: HTTP: // PROTOKOLL :// DOMAIN / PFAD ZUR DATEI 9
10 4. CGI Script 1. Eingabe einer URL -> Anfrage von Dokument an Domain über Internet an HTTP Server 2. HTTP Server nimmt Anfrage entgegen - bei HTML Dokument: Server schickt Inhalt von HTML Datei in einem HTTP Paket zurück an Client - bei Dokument=CGI Skript : Server startet CGI Prozess, CGI Skript erzeugt nun HTTP Paket, gibt es an HTTP Server zurück, dieser leitet es an Client weiter 10
11 5. HTTP Browser Request und Server Response Request/Response haben Header u. optional Body Header: enthällt META Informationen Body: enthällt Nachricht selbst 11
12 5. HTTP Beispiel: CLIENT SERVER GET /index.html HTTP/1.1 HOST: localhost Accept: image/gif, image/jpeg, */* Accept-Language: en Connection: Keep-Alive User-Agent: Mozilla/4.0 HTTP/ OK Date: Sat, 18 Mar :35:35 GMT Server: Apache/1.3.9 (UNIX) Last-Modified: Wed, 20 May :59:42 ETag: Content-Length: 161 Content-Type: text/html <HTML> <HEAD Meine Titelzeile </HEAD> <BODY> Dies ist ein Beispieltext </BODY> </HTML> 12
13 6. CGI Ablauf Quelle: Objektorientierte Programmierung mit Phython, M.W. 13
14 6. CGI Ablauf CLIENT HTTP Request SERVER CLIENT 1. Server erkennt: URL für CGI 2. Server filtert Header Zeilen 3. Server setzt Umgebungsvariablen 4. Server startet CGI Prozess (Fork/Pipe) HTTP Response SERVER 5. CGI ließt Daten v. STDIN u. Env. 6. CGI Prozess schreibt Header und Body nach STDOUT 7. Server ergänzt eventl. Header 8. Server sendet HTTP Response an Client und beendet CGI Prozess STDIN STDOUT Environment CGI Prozess 14 Liste V - Enterprise JAVA - Vortrag zu JAVA Servlets
15 7. CGI Enviroment 1. Unspezifische Variablen für alle Requests 2. Request Abhängige Variablen 3. Variablen für HTTP Header von Clients, die der Server nicht als Standard ansieht,z.b. HTTP_... HTTP Server entscheidet ob durchgelassen wird 4. Sonderfälle 15
16 7. CGI Enviroment Unspezifische Variablen für alle Requests: SERVER_SOFTWARE SERVER_NAME GATEWAY_INTERFACE 16
17 7. CGI Enviroment Request abhängige Variablen: SERVER_PROTOCOL SERVER_PORT REQUEST_METHOD REMOTE_HOST REMOTE_ADDR AUTH_TYPE PATH_INFO QUERY_STRING CONTENT_TYPE CONTENT_LENGTH (Länge des HTTP Body) 17
18 7. CGI Enviroment Variablen für HTTP HEADER von Clients: HTTP_ACCEPT HTTP_ACCEPT_CHARSET HTTP_ACCEPT_ENCODING HTTP_ACCEPT_LANGUAGE HTTP_COCKIE (Paar aus Name/Wert Kombi.) HTTP_FROM HTTP_HOST (Zielrechner) HTTP_USER_AGENT HTTP_REFERER 18
19 8. CGI Konsequenzen CGI Anwendungen können praktisch mit allen Sprachen erstellt werden, Scriptsprachen sind hier sehr prakisch CGI Anwendungen stehen hinter dem Server, erhalten nur durchgelassene Daten Jeder CGI Aufruf startet einen neuen Prozess! Weiterer Overhead durch Sprache-Interpreter! 19
20 9. CGI Sicherheitsfragen CGI Anwendungen laufen oft auf kritischen Servern CGI Skript ermöglicht Programme auszuführen CGI Skript ermöglichen Eingabe von bösen Daten CGI Prozess läuft unter dem HTTP-Server Prozess, hat also Rechte von HTTP Server (Child- Prozess) HTTP-Server könnte Child Prozess anderem User zuordnen -> Root Rechte -> WebServer Lücke... 20
21 9. CGI Sicherheitsfragen Dringende Überprüfung von Dateneingaben Überprüfung von Datei Rechten Isolierte WebServer Umgebung (CGI-Umgebung) WebServer -> User Authentifizierung 21
22 10. Alternativen zu CGI Java Server Pages / Active Server Pages Java Servlets (code wird auf WebServer kompiliert) PHP (Interpreter im Web Server eingebettet) FastCGI (vorgehaltene Prozesse im Arbeitspeicher) mod_cgi, mod_ruby, mod_xxx (Interpreter wird in WebServer eingebunden) 22
23 Kapitel 2 23
24 1. Worum geht es? Entwicklung eines Programmiersprachen Servers Ermöglicht entfernte Kompilierung Senden von fertigem Quellcode als Datei Eingabe von Quellcode auf Web Seite Download von fertig kompiliertem Programm 24
25 2. Projektaufbau SERVER: Betriebssystem: UBUNTU Linux HTTP Server: APACHE 2 Zusatz: mod_ruby / mod_ssl Über DYNDNS aus dem Internet verfügbar CLIENT: Betriebsystem: unabhängig Web Browser: Firefox/Safari/Internet Explorer 25
26 3. Mögliche Sprachen Sprache C C++ Java Pascal Fortran Kompiler gcc g++ javac gpc gfortran 26
27 4. Warum Ruby? vollständig objektorientiert Kompakt, keine überflüssige Sprachelemente dynamische Typisierung Interpreter statt Compiler automatische Speicherverwaltung sehr umfangreiche API, u.a. für CGI Ruby ist in C implementiert 27
28 5. Debugging Ruby Code Debugging in IRB Konsole Debugging sonst nur zur Laufzeit möglich Fehler in STDERR -> /var/log/apache2/error.log Browser gibt nur allgemeine Fehlermeldung aus Manuelles Debugging: cgi.out{ } oder puts HTTP Sniffer Debugging (wireshark/tcpmon) 28
29 6. Programm Ablauf anmeldung.xhtml anmeldung_fehler.xhtml abgabe_formular.xhtml abgabe_fileupload.xhtml anmelden.cgi abgeben_formular.cgi abgeben_fileupload.cgi abgabe_archiv_fehler.xhtml abgabe_compiler_fehler.xhtml abgabe_ok_forumlar.xhtml abgabe_ok_fileupload.xhtml 29
30 6. Programm Ablauf anmeldung.xhtml <body> <h1>anmeldung</h1> <form action="/cgi-bin/anmelden.cgi" method="post"> <p>name:<br /> <input type="text" name="nachname" size="40" maxlength="40" /> </p> <p>passwort:<br/> <input type="password" name="password"/> </p> <p>wollen Sie CODE direkt eingeben oder ein file übersetzen lassen: <br/> <input type="radio" name="compiler_weg" value="formular" /> Code direkt eingeben <br/> <input type="radio" name="compiler_weg" value="fileupload" /> Datei übersetzen <br/> </p> <p> <input type="submit" value="anmelden"/> <input type="reset" value="löschen"/> </p> </form> </body> 30
31 6. Programm Ablauf anmelden.cgi #!/usr/bin/env ruby require 'cgi' require "cgi/session" cgi = CGI.new("html4") sess = CGI::Session.new( cgi, "session_key" => "rubyweb", "prefix" => "web-session." ) sess["nachname"] = cgi['nachname'] sess["password"] = cgi['password'] sess["compiler_weg"] = cgi['compiler_weg'] if sess["nachname"] =~ /^[A-Z] [a-z]/ and sess["password"] =~ /secret/ and sess["compiler_weg"]== "formular" sess.close puts cgi.header('location' => '/abgabe_formular.xhtml') elsif sess["nachname"] =~ /^[A-Z] [a-z]/ and sess["password"] =~ /secret/ and sess["compiler_weg"]== "fileupload" sess.close puts cgi.header('location' => '/abgabe_fileupload.xhtml') else sess.close puts cgi.header('location' => '/anmeldung_fehler.xhtml') end 31
32 6. Programm Ablauf abgabe_formular.xhtml <body> <h1>abgabe</h1> <form action="/cgi-bin/abgeben_formular.cgi" method="post"> <p>geben Sie hier den Code ein:<br/> <textarea name="user_eingabe" cols="50" rows="10"></textarea> <input type="submit" value="senden"/> </p> <p>wie soll die datei heissen:<br/> <input type="text" name="dateiname" size="40" maxlength="40" /> </p> <p> Welcher File Type: <br/> <input type="radio" name="filetype" value="java" /> JAVA<br/> <input type="radio" name="filetype" value="c" /> C <br/> <input type="radio" name="filetype" value="pas" /> PASCAL <br/> <input type="radio" name="filetype" value="cpp" /> C++ <br/> <input type="radio" name="filetype" value="f90" /> FORTRAN <br/> </p> </form> </body> 32
33 6. Programm Ablauf abgeben_formular.cgi #!/usr/bin/env ruby require 'cgi' require 'cgi/session' require 'stringio' require 'ftools' cgi = CGI.new("html4") begin session = CGI::Session.new(cgi, "session_key" => "rubyweb", "prefix" => "web-session.", "new_session"=>false) rescue ArgumentError print cgi.header('location' => 'nicht_angemeldet.xhtml') end eingabe = cgi['user_eingabe'] datei = cgi['dateiname'] typ = cgi['filetype'] 33
34 6. Programm Ablauf abgeben_formular.cgi def erzeugen(dateiname, type, code) File.open("/tmp/" + dateiname + "." + type, 'w') do file file.puts code end end if typ == "c" then erzeugen(datei, typ, eingabe) callstring = "gcc -Wall -o /tmp/" + datei + " /tmp/" + datei + ".c" result = system(callstring) if result == true callstring1 = "tar cfz /tmp/program_formular.tar.gz " + "/tmp/" + datei result1 = system(callstring1) if result1 == true puts cgi.header('location' => 'abgabe_ok_formular.xhtml') else puts cgi.header('location' => 'abgabe_archiv_fehler.xhtml') end else puts cgi.header('location' => 'abgabe_compiler_fehler.xhtml') end elsif typ == "java" then... 34
35 6. Programm Ablauf abgabe_fileupload.xhtml <body> <h1>abgabe</h1> <form action="/cgi-bin/abgeben_fileupload.cgi" method="post" enctype="multipart/form-data"> <p>datei: <input type="file" name="uploadfile" accept="text/*"/> <input type="submit" value="senden"/> </p> <p> Bitte wählen Sie ihre benutzte Sprache aus: <br/> <input type="radio" name="filetype" value="java" /> Java File <br/> <input type="radio" name="filetype" value="c" /> C File <br/> <input type="radio" name="filetype" value="cpp" /> C++ File <br/> <input type="radio" name="filetype" value="pas" /> Pascal File <br/> <input type="radio" name="filetype" value="f90" /> Fortran File <br/> </p> </form> </body> 35
36 6. Programm Ablauf abgeben_fileupload.cgi sourcefile = cgi.params['uploadfile'].first sourcefilename = cgi.params['uploadfile'].first.original_filename fileext = "." + cgi['filetype'].string destfilename= cgi.params['uploadfile'].first.original_filename.delete fileext File.open("/tmp/" + sourcefilename.untaint, 'w') do file file << sourcefile.read end if cgi['filetype'].string == "java" then callstring = "javac /tmp/" + sourcefilename + " -d /tmp/" result = system(callstring) if result == true callstring = "tar cfz " + "/tmp/program_fileupload.tar.gz " + "/tmp/" + destfilename + ".class" result = system(callstring) if result == true puts cgi.header('location' => 'abgabe_ok_fileupload.xhtml') else puts cgi.header('location' => 'abgabe_archiv_fehler.xhtml') end else puts cgi.header('location' => 'abgabe_compiler_fehler.xhtml') end elsif cgi['filetype'].string == "c" then... 36
37 DEMO 37
38 Fragen? 38
39 Vielen Dank 39
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