（計算機網(wǎng)絡(luò)實驗1）HTTP 代理服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)

時間：2023-09-01 03:24:01 | 來源：網(wǎng)站運營

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（計算機網(wǎng)絡(luò)實驗1）HTTP 代理服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)：@toc

#include <stdio.h>#include <Windows.h>#include <process.h>#include <string.h>#include <tchar.h> #pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")#define MAXSIZE 65507 //發(fā)送數(shù)據(jù)報文的最大長度#define HTTP_PORT 80 //http 服務(wù)器端口//Http重要頭部數(shù)據(jù)struct HttpHeader { char method[4]; // POST 或者 GET，注意有些為 CONNECT，本實驗暫不考慮 char url[1024]; // 請求的 url char host[1024]; // 目標主機 char cookie[1024 * 10]; //cookie HttpHeader() { ZeroMemory(this, sizeof(HttpHeader)); };};//禁止訪問的網(wǎng)站和釣魚網(wǎng)站是否可以輸入選擇char Invilid_web[1024] = "http://today.hit.edu.cn/";//不允許訪問的網(wǎng)站//char Invilid_web[1024] = "https://today.edu.cn/";char Target_web[1024] = "http://ids-hit-edu-cn.ivpn.hit.edu.cn";//統(tǒng)一身份認證網(wǎng)站char Fish_web[1024] = "http://jwes.hit.edu.cn/";//釣魚網(wǎng)站char Fish_host[1024] = "jwes.hit.edu.cn"; //釣魚主機名BOOL InitSocket();void ParseHttpHead(char* buffer, HttpHeader* httpHeader);BOOL ConnectToServer(SOCKET* serverSocket, char* host);unsigned int __stdcall ProxyThread(LPVOID lpParameter);//代理相關(guān)參數(shù)SOCKET ProxyServer;//代理服務(wù)器sockaddr_in ProxyServerAddr;//代理服務(wù)器地址const int ProxyPort = 10240;//設(shè)置代理窗口//緩存相關(guān)參數(shù)boolean haveCache = false;boolean needCache = true;void getfileDate(FILE* in, char* tempDate);void sendnewHTTP(char* buffer, char* datestring);void makeFilename(char* url, char* filename);void storefileCache(char* buffer, char* url);void checkfileCache(char* buffer, char* filename);//由于新的連接都使用新線程進行處理，對線程的頻繁的創(chuàng)建和銷毀特別浪費資源//可以使用線程池技術(shù)提高服務(wù)器效率//const int ProxyThreadMaxNum = 20;//HANDLE ProxyThreadHandle[ProxyThreadMaxNum] = {0};//DWORD ProxyThreadDW[ProxyThreadMaxNum] = {0};;;struct ProxyParam { SOCKET clientSocket; SOCKET serverSocket;};//主程序int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){ printf("代理服務(wù)器正在啟動/n"); printf("初始化.../n"); if (!InitSocket()) { printf("socket 初始化失敗/n"); return -1; } printf("代理服務(wù)器正在運行，監(jiān)聽端口 %d/n", ProxyPort); SOCKET acceptSocket = INVALID_SOCKET; //把socket設(shè)置成無效套接字 ProxyParam* lpProxyParam; HANDLE hThread; DWORD dwThreadID;//unsigned long，無符號32位整型 //代理服務(wù)器不斷監(jiān)聽 while (TRUE) { acceptSocket = accept(ProxyServer, NULL, NULL); lpProxyParam = new ProxyParam;//新的客戶端和服務(wù)器端 if (lpProxyParam == NULL) { continue; } lpProxyParam->clientSocket = acceptSocket; //線程開始 hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &ProxyThread, (LPVOID)lpProxyParam, 0, 0); CloseHandle(hThread); Sleep(2000); } closesocket(ProxyServer); WSACleanup(); return 0;}//************************************// Method: InitSocket// FullName: InitSocket// Access: public// Returns: BOOL// Qualifier: 初始化套接字//************************************BOOL InitSocket() { //加載套接字庫（必須） WORD wVersionRequested; WSADATA wsaData; //套接字加載時錯誤提示 int err; //版本 2.2 wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2); //加載 dll 文件 Scoket 庫 err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData); if (err != 0) { //找不到 winsock.dll printf("加載 winsock 失敗，錯誤代碼為: %d/n", WSAGetLastError()); return FALSE; } if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 2) { printf("不能找到正確的 winsock 版本/n"); WSACleanup(); return FALSE; } //創(chuàng)建套接字 ProxyServer = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (INVALID_SOCKET == ProxyServer) { printf("創(chuàng)建套接字失敗，錯誤代碼為： %d/n", WSAGetLastError()); return FALSE; } ProxyServerAddr.sin_family = AF_INET;//地址族 ProxyServerAddr.sin_port = htons(ProxyPort); // 設(shè)置代理端口 //ProxyServerAddr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;//設(shè)置IP地址 ProxyServerAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");//設(shè)置IP地址 //bind綁定 if (bind(ProxyServer, (SOCKADDR*)& ProxyServerAddr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) { printf("綁定套接字失敗/n"); return FALSE; } //listen監(jiān)聽，SOMAXCONN由系統(tǒng)來決定請求隊列長度 if (listen(ProxyServer, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR) { printf("監(jiān)聽端口%d 失敗", ProxyPort); return FALSE; } return TRUE;}//************************************// Method: ProxyThread// FullName: ProxyThread// Access: public// Returns: unsigned int __stdcall// Qualifier: 線程執(zhí)行函數(shù)// Parameter: LPVOID lpParameter//************************************unsigned int __stdcall ProxyThread(LPVOID lpParameter) { char Buffer[MAXSIZE]; char* CacheBuffer; char* DateBuffer; char filename[100] = { 0 }; _Post_ _Notnull_ FILE* in; char date_str[30]; //保存字段Date的值 ZeroMemory(Buffer, MAXSIZE); SOCKADDR_IN clientAddr; int length = sizeof(SOCKADDR_IN); int recvSize; int ret; FILE* fp; //第一次接收客戶端請求，將該請求緩存下來，存到本地文件中 recvSize = recv(((ProxyParam*)lpParameter)->clientSocket, Buffer, MAXSIZE, 0); HttpHeader* httpHeader = new HttpHeader(); if (recvSize <= 0) { goto error; } CacheBuffer = new char[recvSize + 1]; ZeroMemory(CacheBuffer, recvSize + 1); memcpy(CacheBuffer, Buffer, recvSize); ParseHttpHead(CacheBuffer, httpHeader); //printf("HTTP請求報文如下：/n%s/n", Buffer); ZeroMemory(date_str, 30); printf("httpHeader->url : %s/n", httpHeader->url); makeFilename(httpHeader->url, filename); //printf("filename是 %s/n", filename); if ((fopen_s(&in, filename, "r")) == 0) { printf("/n有緩存/n"); //fread_s(fileBuffer, MAXSIZE, sizeof(char), MAXSIZE, in); getfileDate(in,date_str);//得到本地緩存文件中的日期date_str fclose(in); //printf("date_str:%s/n", date_str); sendnewHTTP(Buffer, date_str); //向服務(wù)器發(fā)送一個請求，該請求需要增加 “If-Modified-Since” 字段 //服務(wù)器通過對比時間來判斷緩存是否過期 haveCache = TRUE; } //printf("httpHeader的url是%s，不允許訪問的是%s/n", httpHeader->url, Invilid_web); //網(wǎng)站過濾功能 if (strcmp(httpHeader->url, Invilid_web) == 0) { printf("%s網(wǎng)站被拒絕訪問", Invilid_web); goto error; } //添加釣魚功能 if (strstr(httpHeader->url, Target_web) != NULL) { printf("%s網(wǎng)站釣魚成功，被轉(zhuǎn)移至%s/n", Target_web, Fish_web); memcpy(httpHeader->host, Fish_host, strlen(Fish_host) + 1);//替換主機名 memcpy(httpHeader->url, Fish_web, strlen(Fish_web) + 1);//替換url } //此時數(shù)據(jù)報存儲在了httpHeader中 delete CacheBuffer; //連接發(fā)送數(shù)據(jù)報所在的服務(wù)器 if (!ConnectToServer(&((ProxyParam*)lpParameter)->serverSocket, httpHeader->host)) { printf("連接目的服務(wù)器失敗/n"); goto error; } printf("代理連接主機 %s 成功/n", httpHeader->host); //將客戶端發(fā)送的 HTTP 數(shù)據(jù)報文直接轉(zhuǎn)發(fā)給目標服務(wù)器 ret = send(((ProxyParam*)lpParameter)->serverSocket, Buffer, strlen(Buffer) + 1, 0); //等待目標服務(wù)器返回數(shù)據(jù) recvSize = recv(((ProxyParam*)lpParameter)->serverSocket, Buffer, MAXSIZE, 0); if (recvSize <= 0) { goto error; } //printf("服務(wù)器響應報文如下：/n%s/n", Buffer); if (haveCache == true) { checkfileCache(Buffer, httpHeader->url); } if (needCache == true) { storefileCache(Buffer, httpHeader->url); } //將目標服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端 ret = send(((ProxyParam*)lpParameter)->clientSocket, Buffer, sizeof(Buffer), 0); //錯誤處理error: printf("關(guān)閉套接字/n"); Sleep(200); closesocket(((ProxyParam*)lpParameter)->clientSocket); closesocket(((ProxyParam*)lpParameter)->serverSocket); delete lpParameter; _endthreadex(0); //終止線程 return 0;}//************************************// Method: ParseHttpHead// FullName: ParseHttpHead// Access: public// Returns: void// Qualifier: 解析 TCP 報文中的 HTTP 頭部// Parameter: char * buffer// Parameter: HttpHeader * httpHeader//************************************void ParseHttpHead(char* buffer, HttpHeader* httpHeader) { char* p; char* ptr; const char* delim = "/r/n"; p = strtok_s(buffer, delim, &ptr);//提取第一行 printf("%s/n", p); if (p[0] == 'G') {//GET 方式 memcpy(httpHeader->method, "GET", 3); memcpy(httpHeader->url, &p[4], strlen(p) - 13); } else if (p[0] == 'P') {//POST 方式 memcpy(httpHeader->method, "POST", 4); memcpy(httpHeader->url, &p[5], strlen(p) - 14); } printf("%s/n", httpHeader->url); p = strtok_s(NULL, delim, &ptr); while (p) { switch (p[0]) { case 'H'://Host memcpy(httpHeader->host, &p[6], strlen(p) - 6); break; case 'C'://Cookie if (strlen(p) > 8) { char header[8]; ZeroMemory(header, sizeof(header)); memcpy(header, p, 6); if (!strcmp(header, "Cookie")) { memcpy(httpHeader->cookie, &p[8], strlen(p) - 8); } } break; default: break; } p = strtok_s(NULL, delim, &ptr); }}//************************************// Method: ConnectToServer// FullName: ConnectToServer// Access: public// Returns: BOOL// Qualifier: 根據(jù)主機創(chuàng)建目標服務(wù)器套接字，并連接// Parameter: SOCKET * serverSocket// Parameter: char * host//************************************BOOL ConnectToServer(SOCKET* serverSocket, char* host) { sockaddr_in serverAddr; serverAddr.sin_family = AF_INET; serverAddr.sin_port = htons(HTTP_PORT); HOSTENT* hostent = gethostbyname(host); if (!hostent) { return FALSE; } in_addr Inaddr = *((in_addr*)* hostent->h_addr_list); serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(inet_ntoa(Inaddr)); *serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (*serverSocket == INVALID_SOCKET) { return FALSE; } if (connect(*serverSocket, (SOCKADDR*)& serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR) { closesocket(*serverSocket); return FALSE; } return TRUE;}//訪問本地文件，獲取本地緩存中的日期void getfileDate(FILE* in, char* tempDate) { char field[5] = "Date"; char* p, * ptr, temp[5]; char buffer[MAXSIZE]; ZeroMemory(buffer, MAXSIZE); fwrite(buffer, sizeof(char), MAXSIZE, in); const char* delim = "/r/n";//換行符 ZeroMemory(temp, 5); p = strtok_s(buffer, delim, &ptr); int len = strlen(field) + 2; while (p) { if (strstr(p, field) != NULL) {//調(diào)用strstr后指針會指向匹配剩余的第一個字符 memcpy(tempDate, &p[len], strlen(p) - len); return; } p = strtok_s(NULL, delim, &ptr); }}//改造HTTP請求報文void sendnewHTTP(char* buffer, char* datestring) { const char* field = "Host"; const char* newfield = "If-Modified-Since: "; //const char *delim = "/r/n"; char temp[MAXSIZE]; ZeroMemory(temp, MAXSIZE); char* pos = strstr(buffer, field);//獲取請求報文段中Host后的部分信息 int i = 0; for (i = 0; i < strlen(pos); i++) { temp[i] = pos[i];//將pos復制給temp } *pos = '/0'; while (*newfield != '/0') { //插入If-Modified-Since字段 *pos++ = *newfield++; } while (*datestring != '/0') {//插入對象文件的最新被修改時間 *pos++ = *datestring++; } *pos++ = '/r'; *pos++ = '/n'; for (i = 0; i < strlen(temp); i++) { *pos++ = temp[i]; }}//根據(jù)url構(gòu)造文件名void makeFilename(char* url, char* filename) { while (*url != '/0') { if ('a' <= *url && *url <= 'z') { *filename++ = *url; } url++; } strcat_s(filename, strlen(filename) + 9, "110.txt");}//檢測主機返回的狀態(tài)碼，如果是200則本地獲取緩存void storefileCache(char* buffer, char* url) { char* p, * ptr, tempBuffer[MAXSIZE + 1]; //num中是狀態(tài)碼 const char* delim = "/r/n"; ZeroMemory(tempBuffer, MAXSIZE + 1); memcpy(tempBuffer, buffer, strlen(buffer)); p = strtok_s(tempBuffer, delim, &ptr);//提取第一行 //printf("tempbuffer = %s/n", p); if (strstr(tempBuffer, "200") != NULL) { //狀態(tài)碼是200時緩存 char filename[100] = { 0 }; makeFilename(url, filename); printf("filename : %s/n", filename); FILE* out; fopen_s(&out, filename, "w+"); fwrite(buffer, sizeof(char), strlen(buffer), out); fclose(out); printf("/n===================網(wǎng)頁已經(jīng)被緩存==================/n/n"); }}//檢測主機返回的狀態(tài)碼，如果是304則從本地獲取緩存進行轉(zhuǎn)發(fā)，否則需要更新緩存void checkfileCache(char* buffer, char* filename) { char* p, * ptr, tempBuffer[MAXSIZE + 1]; const char* delim = "/r/n"; ZeroMemory(tempBuffer, MAXSIZE + 1); memcpy(tempBuffer, buffer, strlen(buffer)); p = strtok_s(tempBuffer, delim, &ptr);//提取狀態(tài)碼所在行 //主機返回的報文中的狀態(tài)碼為304時返回已緩存的內(nèi)容 if (strstr(p, "304") != NULL) { printf("/n=================從本機獲得緩存====================/n/n"); ZeroMemory(buffer, strlen(buffer)); FILE* in = NULL; if ((fopen_s(&in, filename, "r")) == 0) { fread(buffer, sizeof(char), MAXSIZE, in); fclose(in); } needCache = FALSE; }}

教訓

1. 不了解 fopen_s與fopen區(qū)別,如果不想用安全函數(shù)fopen_s，可以添加_CRT_SECURE_NO_WARNINGS（項目->屬性->C/C++->預處理器->預處理器定義中添加_CRT_SECURE_NO_WARNINGS）
2. 不了解 strtok_s 與strtok
3. 文件路徑無效（例如.110txt）,filename,產(chǎn)生報錯: Debug assertion failed. Program:xxxxxxxxx Line xxx Expression:(stream!=NULL)
4. 目標服務(wù)器屢次連接失?。赡苁切@網(wǎng)斷了……）

參考知識

代理服務(wù)器定義

允許一個網(wǎng)絡(luò)終端（一般為客戶端）通過這個服務(wù)與另一個網(wǎng)絡(luò)終端（一般為服務(wù)器）進行非直接的連接。如圖所示，為普通 Web 應用通信方式與采用代理服務(wù)器的通信方式的對比。

代理服務(wù)器原理

代理服務(wù)器在指定端口（例如 8080） 監(jiān)聽瀏覽器的訪問請求（需要在客戶端瀏覽器進行相應的設(shè)置）， 接收到瀏覽器對遠程網(wǎng)站的瀏覽請求時，代理服務(wù)器開始在代理服務(wù)器的緩存中檢索 URL 對應的對象（網(wǎng)頁、圖像等對象），找到對象文件后， 提取該對象文件的最新被修改時間； 代理服務(wù)器程序在客戶的請求報文首部插入，并向原 Web 服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)修改后的請求報文。 如果代理服務(wù)器沒有該對象的緩存，則會直接向原服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)請求報文， 并將原服務(wù)器返回的響應直接轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端，同時將對象緩存到代理服務(wù)器中。 代理服務(wù)器程序會根據(jù)緩存的時間、大小和提取記錄等對緩存進行清理。本實驗需實現(xiàn)一個簡單的 HTTP 代理服務(wù)器， 可以分為兩個步驟：（首先請設(shè)置瀏覽器開啟本地代理，注意設(shè)置代理端口與代理服務(wù)器監(jiān)聽端口保持一致）。

單用戶代理服務(wù)器

單用戶的簡單代理服務(wù)器可以設(shè)計為一個非并發(fā)的循環(huán)服務(wù)器。 首先， 代理服務(wù)器創(chuàng)建 HTTP 代理服務(wù)的 TCP 主套接字， 通過該主套接字監(jiān)聽等待客戶端的連接請求。 當客戶端連接之后， 讀取客戶端的 HTTP請求報文， 通過請求行中的 URL， 解析客戶期望訪問的原服務(wù)器 IP 地址；創(chuàng)建訪問原（目標）服務(wù)器的 TCP 套接字，將 HTTP 請求報文轉(zhuǎn)發(fā)給目標服務(wù)器，接收目標服務(wù)器的響應報文，當收到響應報文之后， 將響應報文轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端， 最后關(guān)閉套接字， 等待下一次連接。

多用戶代理服務(wù)器

多用戶的簡單代理服務(wù)器可以實現(xiàn)為一個多線程并發(fā)服務(wù)器。 首先，代理服務(wù)器創(chuàng)建 HTTP 代理服務(wù)的 TCP 主套接字， 通過該主套接字監(jiān)聽等待客戶端的連接請求。 當客戶端連接之后， 創(chuàng)建一個子線程，由子線程執(zhí)行上述一對一的代理過程， 服務(wù)結(jié)束之后子線程終止。 與此同時，主線程繼續(xù)接受下一個客戶的代理服務(wù)。

實驗目的

熟悉并掌握 Socket 網(wǎng)絡(luò)編程的過程與技術(shù)；深入理解 HTTP協(xié)議，掌握 HTTP 代理服務(wù)器的基本工作原理；掌握 HTTP 代理服務(wù)器設(shè)計與編程實現(xiàn)的基本技能。

實驗內(nèi)容

1. 設(shè)計并實現(xiàn)一個基本 HTTP 代理服務(wù)器。 要求在指定端口（例如8080） 接收來自客戶的 HTTP 請求并且根據(jù)其中的 URL 地址訪問該地址所指向的 HTTP 服務(wù)器（原服務(wù)器）， 接收 HTTP 服務(wù)器的響應報文，并將響應報文轉(zhuǎn)發(fā)給對應的客戶進行瀏覽。
2. 設(shè)計并實現(xiàn)一個支持 Cache 功能的 HTTP 代理服務(wù)器。 要求能緩存原服務(wù)器響應的對象，并能夠通過修改請求報文（添加 if-modified-since頭行），向原服務(wù)器確認緩存對象是否是最新版本。（選作內(nèi)容，加分項目，可以當堂完成或課下完成）
3. 擴展 HTTP 代理服務(wù)器，支持如下功能： a) 網(wǎng)站過濾：允許/不允許訪問某些網(wǎng)站； b) 用戶過濾：支持/不支持某些用戶訪問外部網(wǎng)站； c) 網(wǎng)站引導：將用戶對某個網(wǎng)站的訪問引導至一個模擬網(wǎng)站（釣魚）。

實驗過程

設(shè)置瀏覽器代理

以IE瀏覽器設(shè)置為例：打開瀏覽器工具瀏覽器選項——連接——局域網(wǎng)設(shè)置——代理服務(wù)器。設(shè)置地址為127.0.0.1，端口號為10240。

實現(xiàn)一個基本的HTTP代理服務(wù)器

HTTP代理服務(wù)器用于一個網(wǎng)絡(luò)終端（一般為客戶端）通過代理服務(wù)與另一個網(wǎng)絡(luò)終端（一般為服務(wù)器）進行非直接的連接。設(shè)計的流程圖如下：

（1） InitSocket()函數(shù) 功能：初始化套接字 （2） ProxyThread()函數(shù) 功能：線程執(zhí)行函數(shù) （3） ParseHttpHead()函數(shù) 功能：解析 TCP 報文中的 HTTP 頭部 （4） ConnectToServer()函數(shù) 功能：根據(jù)主機創(chuàng)建目標服務(wù)器套接字，并連接

Cache功能

1. 客戶端第一次請求服務(wù)器中的數(shù)據(jù)時，代理服務(wù)器將該請求返回的響應緩存下來，存到本地的文件下。
2. 當客戶端第二次訪問該數(shù)據(jù)時，代理服務(wù)器檢查本地是否有該請求的響應，如果沒有，則繼續(xù)緩存；如果有，則通過向服務(wù)器發(fā)送一個請求，對比最后修改時間來判斷緩存是否過期，如果服務(wù)器返回狀態(tài)碼304，則沒過期；如果服務(wù)器返回狀態(tài)碼200，則緩存過期，則更新本地緩存。
3. 相應函數(shù) （1）getfileDate()函數(shù) 功能：訪問本地文件，獲取本地緩存中的日期 （2）sendnewHTTP()函數(shù) 功能：修改請求報文，添加 if-modified-since頭行 先查看請求報文格式： （3）checkfileCache()函數(shù) 功能：檢測主機返回的狀態(tài)碼，如果是304則從本地獲取緩存進行轉(zhuǎn)發(fā)，否則需要更新緩存 （4）storefileCache()函數(shù) 功能：檢測主機返回的狀態(tài)碼，如果是200則本地獲取緩存

實現(xiàn)擴展功能

網(wǎng)站過濾

首先設(shè)置不允許訪問網(wǎng)站的url

在處理客戶端請求時，檢查請求消息中的url是否被允許訪問，如果不允許訪問，則拒絕

用戶過濾

將代理服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信IP地址從INADDR_ANY更改為特定的某個IP地址，從而只有該IP地址能通過 代理服務(wù)器訪問外部網(wǎng)站，其他IP均不能

網(wǎng)站引導

首先設(shè)置目標網(wǎng)站和相應的釣魚網(wǎng)站和主機名

在處理客戶端請求時，將請求消息中的url和host替換成事先設(shè)置好的模擬網(wǎng)站的url和host

實驗結(jié)果

1. 設(shè)計并實現(xiàn)一個基本 HTTP 代理服務(wù)器。
2. 設(shè)計并實現(xiàn)一個支持 Cache 功能的 HTTP 代理服務(wù)器。
3. 擴展 HTTP 代理服務(wù)器，支持如下功能： a) 網(wǎng)站過濾：允許/不允許訪問某些網(wǎng)站； b) 用戶過濾：支持/不支持某些用戶訪問外部網(wǎng)站； c) 網(wǎng)站引導：將用戶對某個網(wǎng)站的訪問引導至一個模擬網(wǎng)站（釣魚）。

題目與源碼

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