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C von A bis Z von Jürgen Wolf
Das umfassende Handbuch für Linux, Unix und Windows
– 2., aktualisierte und erweiterte Auflage 2006
Buch: C von A bis Z

C von A bis Z
1.116 S., mit CD, Referenzkarte, 39,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 3-89842-643-2
gp Kapitel 26 CGI mit C
  gp 26.1 Was ist CGI?
  gp 26.2 Vorteile von CGIs in C
  gp 26.3 Andere Techniken der Webprogrammierung
  gp 26.4 Das dreistufige Webanwendungsdesign
    gp 26.4.1 Darstellungsschicht
    gp 26.4.2 Verarbeitungsschicht
    gp 26.4.3 Speicherschicht
  gp 26.5 Clientseitige Programmierung
    gp 26.5.1 JavaScript
    gp 26.5.2 Java-Applets
  gp 26.6 Serverseitige Programmierung
  gp 26.7 Der Webserver
    gp 26.7.1 Das Client/Server-Modell des Internets
    gp 26.7.2 Serverimplementierung
    gp 26.7.3 Hosting-Services
    gp 26.7.4 Schlüsselfertige Lösung
    gp 26.7.5 Weitere Möglichkeiten
    gp 26.7.6 Apache
  gp 26.8 Das HTTP-Protokoll
    gp 26.8.1 Web-Protokolle
    gp 26.8.2 Wozu Protokolle?
    gp 26.8.3 Was ist ein Protokoll?
    gp 26.8.4 Normen für die Netzwerktechnik
    gp 26.8.5 Das OSI-Schichtenmodell
    gp 26.8.6 Die Elemente einer URL
    gp 26.8.7 Client-Anfrage – HTTP Request (Browser-Request)
    gp 26.8.8 Serverantwort (Server-Response)
    gp 26.8.9 Zusammenfassung
  gp 26.9 Das Common Gateway Interface (CGI)
    gp 26.9.1 Filehandles
    gp 26.9.2 CGI-Umgebungsvariablen
    gp 26.9.3 CGI-Ausgabe
  gp 26.10 HTML-Formulare
    gp 26.10.1 Die Tags und ihre Bedeutung
  gp 26.11 CGI-Eingabe
    gp 26.11.1 Die Anfrage des Clients an den Server
    gp 26.11.2 Eingabe parsen
  gp 26.12 Ein Gästebuch
    gp 26.12.1 Das HTML-Formular (guestbook.html)
    gp 26.12.2 Das CGI-Programm (auswert.cgi)
    gp 26.12.3 Das HTML-Gästebuch (gaeste.html)
    gp 26.12.4 Das Beispiel ausführen
  gp 26.13 Ausblick


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26.9 Das Common Gateway Interface (CGI)  downtop

Damit Sie CGI-Anwendungen auf einem Server ausführen können, muss dafür eine bestimmte Umgebung erzeugt werden. CGI erzeugt diese Umgebung. In diesem Abschnitt geht es darum, welche Umgebung Ihnen CGI zur Verfügung stellt und wie Sie damit arbeiten können.


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26.9.1 Filehandles  downtop

Den Standard-Filehandles stdin und stdout fällt bei CGI-Anwendungen eine besondere Rolle zu.

gp  stdin – Erhält der Webserver eine Anfrage (HTTP-Request) mit der POST-Methode vom Webbrowser, eine CGI-Anwendung zu starten, wird der Nachrichten-Body über stdin an die CGI-Anwendung weitergeleitet. Über die Standardeingabe können Sie nun Content-Length-Bytes einlesen. Diese eingelesenen Daten liegen allerdings noch in kodierter Form vor und müssen erst noch dekodiert werden.
gp  stdout – Auf stdout geben CGI-Anwendungrn ihre Daten aus. Die Ausgabe beim Apache-Webserver ist dabei ungepuffert.

Einfacher geht es eigentlich kaum. Daten vom Webbrowser für die CGI-Anwendung werden einfach über die Standardeingabe (stdin) eingelesen, und Daten für den Webbrowser (z.B. die Darstellung einer Webseite) werden über die Standardausgabe (stdout) ausgegeben. Und hier greifen Sie ein. Sie sind mit einer dazwischen liegenden CGI-Anwendung verantwortlich für den Datenfluss.

Was die Standardfehlerausgabe (stderr) bei CGI-Anwendungen macht, ist nicht festgelegt und somit abhängig von den einzelnen Webservern. Zumindest beim Apache werden Ausgaben in das in der httpd.conf angegebene error.log geleitet.


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26.9.2 CGI-Umgebungsvariablen  downtop

In den so genannten Umgebungsvariablen befinden sich Informationen zum Webserver und zum Client (Browser). Die CGI-Umgebungsvariablen werden aus drei verschiedenen Quellen erzeugt:

gp  dem HTTP-Anfrage-Paket
gp  dem Webserver
gp  dem HTTP-Anfrage-Header des Webbrowsers

Einige der Umgebungsvariablen werden dabei aus einer Kombination dieser drei Quellen gesetzt. Hier folgt ein Überblick zu einigen Standard-Umgebungsvariablen auf dem Webserver:


Tabelle 26.9   CGI-Umgebungsvariablen und deren Bedeutung

CGI-Umgebungsvariable Bedeutung
AUTH_TYPE Authentifizierungsmethode zur Überprüfung des Benutzers (falls angefordert).
CONTENT_LENGTH Größe der Daten in Bytes, die an die Standardeingabe (stdin) der CGI-Anwendung übergeben wurden.
CONTENT_TYPE Die Art des Dokuments des Nachrichten-Body.
DOCUMENT_ROOT Verzeichnis, aus dem statische Webseiten gelesen werden.
GATEWAY_INTERFACE Version der CGI-Spezifikation des Webservers.
PATH_INFO Zusätzliche Pfadinformationen, die beispielsweise vom Webbrowser übergeben wurden.
PATH_TRANSLATED Die übersetzte Version von PATH_INFO, die als Systempfad angegeben wird.
QUERY_STRING Die Information, die mit einem ? an die URL gehängt wird.
REMOTE_ADDR Die IP-Adresse des Clients, der den Request geschickt hat.
REMOTE_HOST Der DNS-Name des Clients, der den Request geschickt hat.
REMOTE_IDENT Name des Remote-Benutzers, der vom Server ermittelt wurde. Funktioniert nur, wenn Server und Client die RFC 931-Identifikation unterstützen.
REMOTE_USER Unterstützt Ihr Server Benutzer-Authentifizierung, ist dies der Benutzername, mit dem Sie sich authentifiziert haben.
REQUEST_METHOD Die Methode der verwendeten HTTP-Anfrage (meist GET oder POST).
SCRIPT_NAME URL-Pfad des ausgeführten Skripts.
SERVER_NAME Der Hostname, der DNS-Alias oder die IP-Adresse des Serverrechners.
SERVER_PORT Portnummer, an die die HTTP-Anfrage gesendet wurde. Meistens Port 80.
SERVER_PROTOCOL Name und Versionsnummer des Protokolls, mit dem die Anfrage gesendet wurde.
SERVER_SOFTWARE Name und Versionsnummer des verwendeten Webservers.

Weitere Header-Variablen, die Ihnen Apache zur Verfügung stellt, sind die vom Client (Webbrowser) bei der Anfrage gesendeten Variablen. Alle diese Header-Variablen sind gleich aufgebaut: HTTP_Name_des_Headers. Hierzu einige dieser Variablen im Überblick:


Tabelle 26.10   HTTP-Header-Variablen

Header-Variablen Bedeutung
HTTP_ACCEPT Liste der akzeptierten Medientypen.
HTTP_ACCEPT_CHARSET Liste der akzeptierten Zeichensätze.
HTTP_ACCEPT_LANGUAGE Lister der akzeptierten Sprachen.
HTTP_COOKIE Das Cookie, das vom Server gesetzt wurde.
HTTP_FROM E-Mail-Adresse des Benutzers, der den Request gesendet hat (ist meistens nicht gesetzt).
HTTP_REFERER Die URL, die der Benutzer zuletzt besucht hat. Ausnahme: eine direkt eingetippte URL oder ein Bookmark.
HTTP_USER_AGENT Name und Versionen des Betriebssystems und des Webbrowsers, der den Request gesendet hat.

Um jetzt auf die Umgebungsvariablen zuzugreifen, wird die ANSI C-Funktion getenv() verwendet:

#include <stdlib.h>
char *getenv(const char *str);

Ist die Umgebungsvariable str vorhanden, wird ein Zeiger auf den Inhalt dieser Umgebungsvariable zurückgegeben. Wenn die Umgebungsvariable nicht vorhanden ist, wird NULL zurückgegeben. Wollen Sie beispielsweise abfragen, von welchem Betriebssystem und welchem Webbrowser die Anfrage gestellt wurde, können Sie wie folgt vorgehen:

/* browser.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* Die Kopfzeile eines Standard-HTML-Dokuments
 * titel: String, der als Titel erscheinen soll
 */
void print_html_header(char *titel) {
   printf("<html><head>\n");
   printf("<title>%s</title>\n",titel);
   printf("</head><body><pre>\n");
}
/* Das Ende eines HTML-Dokuments */
void print_html_end(void) {
   printf("</pre></body></html>\n");
}
/* Damit überhaupt ein HTML-Dokument ausgegeben wird */
void print_header(void) {
   printf("Content-Type: text/html\n\n");
}
int main(void) {
   char *p;
   print_header();
   print_html_header("Wer bin ich?");
   p = getenv("HTTP_USER_AGENT");
   if(p!=NULL)
      printf("Sie browsen mit : %s\n",p);
   else
      printf("Konnte HTTP_USER_AGENT nicht ermitteln!\n");
   print_html_end();
   return EXIT_SUCCESS;
}

Wenn Sie diese CGI-Anwendung wieder aufrufen (der Name sei browser.cgi), und zwar mit http://localhost/cgi-bin/browser.cgi, dann sollten Sie im Browser einen String vorfinden wie z.B.:

Sie browsen mit:
Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; Crazy Browser)

oder

Sie browsen mit:
Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; en-US; rv:1.0.0) Gecko/20020

Die Abfrage aller Umgebungsvariablen soll jetzt in eine Funktion gepackt werden. Das folgende Listing gibt alle vorhandenen Umgebungsvariablen auf dem Browser aus:

/* env.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* Listing gibt alle vorhandenen Environment-Variablen aus */
char *env[] =  {
   "AUTH_TYPE", "CONTENT_LENGTH", "CONTENT_TYPE",
   "GATEWAY_INTERFACE", "HTTP_ACCEPT", "HTTP_CONNECTION",
   "HTTP_HOST", "HTTP_REFERER", "HTTP_USER_AGENT",
   "PATH_INFO", "PATH_TRANSLATET", "QUERY_STRING",
   "REMOTE_ADDR", "REMOTE_HOST", "REMOTE_IDENT",
   "REMOTE_USER", "REQUEST_METHOD", "SCRIPT_NAME",
   "SERVER_NAME", "SERVER_PORT", "SERVER_PROTOCOL",
   "SERVER_SOFTWARE" , NULL
};
/* Die Kopfzeile eines Standard-HTML-Dokuments
 * titel: String, der als Titel erscheinen soll
 */
void print_html_header(char *titel) {
   printf("<html><head>\n");
   printf("<title>%s</title>\n",titel);
   printf("</head><body><pre>\n");
}
/* Das Ende eines HTML-Dokuments */
void print_html_end(void) {
   printf("</pre></body></html>\n");
}
/* Damit überhaupt ein HTML-Dokument ausgegeben wird */
void print_header(void) {
   printf("Content-Type: text/html\n\n");
}
/* Inhalt der Environment-Variable ausgeben */
void environment(const char *s) {
   char *p;
   p = getenv(s);
   printf ("%s", s);
   if(p!=NULL)
      printf (" = %s", p);
   else
      printf(" = (<i>keine Angaben</i>)");
   printf ("<BR>\n");
}
int main(void) {
   int i;
   print_header();
   print_html_header("CGI-Umgebungsvariablen ausgeben – 2\n");
   for(i=0; env[i] != NULL; i++)
      environment(env[i]);
   print_html_end();
   return EXIT_SUCCESS;
}

Abbildung
Hier klicken, um das Bild zu Vergrößern

Abbildung 26.13   Ausgabe der Umgebungsvariablen

Dreh- und Angelpunkt ist die Funktion environment(), #welche mit einem entsprechenden String als Argument, die hier alle in eine Stringtabelle verpackt wurden, aufgerufen wird. Hier werden in einer Schleife alle Umgebungsvariablen abgefragt und ausgegeben.


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26.9.3 CGI-Ausgabe  toptop

Wenn Ihre CGI-Anwendung etwas ausgeben soll, müssen Sie mindestens eine Headerzeile ausgeben. Der Webserver erledigt dann den Rest, wie zum Beispiel die Ausgabe weiterer Header. Von den drei folgenden Headern muss mindestens einer angegeben werden.

Content-Type-Dokumente ausgeben

Wollen Sie, dass Ihre CGI-Anwendung ein bestimmtes Dokument ausgibt, müssen Sie dem Webserver erst mitteilen, um was für ein Dokument es sich handelt. Meistens werden Sie ein HTML-Dokument ausgeben wollen. Dies wird mit folgender Angabe erledigt:

printf("Content-Type: text/html\n\n");

Die beiden Newline-Zeichen am Ende sind enorm wichtig. Dabei wird dem Webserver angezeigt, dass es sich um die letzte Headerzeile handelt. Wenn der Webserver diese Leerzeile erhält, kann er dem Webbrowser seine Daten schicken. Meistens ist dies das Anzeigen einer HTML-Webseite. Natürlich lassen sich mit dem Content-Type-Header noch unzählig viele andere Dokumente neben den HTML-Dokumenten ausgeben.

Status – Statuscode ausgeben

Damit können Sie angeben, welchen Statuscode der Webserver an den Webbrowser als Response schicken soll. Welche unterschiedlichen Statuscodes Sie verwenden können, wissen Sie bereits. Wollen Sie zum Beispiel den Statuscode 403 (Forbidden) an den Webbrowser senden, und zwar derart, dass der Surfer keinen Zugriff auf diese Seite hat, können Sie so vorgehen:

printf("Status: 403");

Location – Weiterleiten an ein anderes Dokument

Wollen Sie mithilfe einer CGI-Anwendung nicht ein Dokument ausgeben, sondern auf ein anderes Dokument weiterleiten, können Sie dazu den Location-Header verwenden. Dieser lässt sich beispielsweise ideal einsetzen, wenn sich die URL eines Dokuments geändert hat. Anwenden können Sie den Header so:

printf("Location: umleitungs_ziel.html\n\n");

Bitte bedenken Sie auch, dass es immer noch Surfer mit älteren Browsern gibt, die eine automatische Weiterleitung nicht unterstützen. Schreiben Sie dafür ein paar extra Zeilen HTML-Code mit einem Link zum Weiterklicken.

Hierzu folgt jetzt ein Programmbeispiel, welches Surfern mit bestimmten IP-Adressen (REMOTE_ADDR) den Zugang auf die Webseite verweigert. Falls aber die IP-Adresse Zugang hat, wird der Surfer zu einer entsprechenden URL weitergeleitet.

/* location.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
/* Listing fragt REMOTE_ADDR ab. Lässt sich der Wert nicht
 * auslesen, gibt das CGI-Programm den Statuscode 500 zurück.
 * Ansonsten werden die verbotenen IP-Adressen in forbidden mit
 * REMOTE_ADDR überprüft und entsprechende Maßnahmen getroffen */
/* Die Liste der IP-Adressen, welche keinen Zutritt auf der Seite
 * haben sollen */
char *forbidden[] = {
   "127.0.0.1", "168.123.6.1", NULL
};
/* Weiterleitung zu einer URL
 * url ist die URL, wohin Sie den User weiterleiten
 */
void print_location(char *url) {
   printf("Location: %s\n\n", url);
   /* Für den Fall, dass ein alter Browser keine
    * automatische Weiterleitung unterstützt */
   printf("Content-Type: text/html\n\n");
   printf("<html><head>\n");
   printf("<title>Weiterleitung zu %s</title>\n",url);
   printf("</head><body><pre>\n");
   printf("Weiter gehts <a href=\"%s\">hier</a>",url);
   printf("</pre></body></html>\n");
}
/* Statuscode zurückgeben */
void print_status(char *status) {
   printf("Status: %s", status);
}
int main(void) {
   char *p;
   int i;
   /* IP-Adresse ermitteln */
   p = getenv("REMOTE_ADDR");
   if( p == NULL) { /* Fehler bei getenv-Abfrage */
      print_status("500");
      return EXIT_FAILURE;
   }
   for(i=0; forbidden[i] != NULL; i++)
      if(strcmp(p, forbidden[i]) == 0) {
         /* Diese IP hat keinen Zutritt */
         print_status("403");
         return EXIT_FAILURE;
      }
   /* Ok, der User wird auf die Willkommen-Seite weitergeleitet.
    * Die URL auf Ihre Bedürfnisse anpassen */
   print_location("http://localhost/welcome.html");
   return EXIT_SUCCESS;
}

Zuerst überprüft die CGI-Anwendung die IP-Adresse des Surfers. Sollte es dabei schon zu Problemen kommen, wird der Fehlercode 500 zurückgegeben, ein Serverfehler also. Ansonsten wird die Stringtabelle forbidden durchlaufen und mit strcmp() und dem Rückgabewert von getenv() verglichen. Bei der IP-Adresse 127.0.0.1 handelt es sich um die Adresse des localhost. Wenn Sie die Anwendung auf Ihrem System testen wollen, handelt es sich um Ihre eigene IP-Adresse. In diesem Fall sollten Sie den Statuscode 403 (Forbidden) vom Browser zurückbekommen. Der letze Fall leitet Sie auf die URL http://localhost/welcome.html weiter, welche sich im Beispiel im htdocs-Verzeichnis befindet.

Außerdem empfehle ich Ihnen, die Daten der Stringtabelle forbidden in einer extra Datei zu speichern. Diese Datei können Sie dann beim Ausführen der CGI-Anwendung zum Lesen öffnen, auslesen und mit REMOTE_ADDR überprüfen. Eine extra Datei ist deshalb sinnvoller, weil Sie beim Hinzufügen von weiteren IP-Adressen nicht das komplette Listing neu übersetzen müssen.


Hinweis   In der Praxis empfiehlt es sich, die Zugriffe auf bestimmte Seiten mit der Datei .htaccess zu regeln. Dies ist wesentlich einfacher, als eine CGI-Anwendung dafür zu schreiben.


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