inf_sc_w4.doc

Sieci komputerowe wykład 4.

Interfejs gniazd.

Gniazda TCP.

Gniazda (sockets) to abstrakcyjne mechanizmy umożliwiające wykonywanie systemowych funkcji wejścia – wyjścia w odniesieniu do sieci. Gniazda zostały zaprojektowane w Berkeley na potrzeby Unix BSD. Istnieje grupa funkcji systemowych obsługujących gniazda, funkcje te stanowią API (Application Program Interface).

Gniazda umożliwiają między innymi przesyłanie danych między procesami działającymi na komputerach w sieci z wykorzystaniem połączeń TCP lub protokołu UDP, przy czym same operacje wysyłania i odbierania danych przypominają zwykłe operacje zapisywania i odczytu z pliku.

Gniazdowe struktury adresowe.

W wielu funkcjach operujących na gniazdach należy podać wskaźnik do struktury adresowej. Dla różnych rodzin protokołów zdefiniowano różne struktury adresowe.

Dla Ipv4 struktura ta nazywa się sockaddr_in.

   struct sockaddr_in {

              uint8_t                 sin_len;                  // długość struktury (16)

                   sa_family_t    sin_family;  // rodzina adresow: AF_INET

u_int16_t      sin_port;    // nr portu w tzw. sieciowej kolejności // bajtów

struct in_addr sin_addr;  // 32 bitowy adres IP w sieciowej  // kolejności bajtów

char             sin_zero[8] // nieużywane

   };

   Adres intrernetowy jest właściwie w strukturze:

   struct in_addr {

     u_int32_t      s_addr;  adres IP

   };

W różnych systemach definicje mogą się różnić od powyższej. W linuxie sprobuj man 7 ip do wyswietlenia opisu.

Ogólna struktura adresowa gniazda (zdefiniowana w pliku nagłówkowym <sys/socket.h>:

struct sockaddr {

  uint8_t                             sa_len;

  sa_family_t              sa_family;

  char                            sa_data[14];

};

Założono wykorzystywanie gniazd dla dowolnej rodziny protokołów obsługiwanej przez system operacyjny, dlatego funkcjom przekazuje się wskaźnik do odpowiedniej struktury rzutowany na sockaddr. Funkcje gniazd powstały przed wprowadzeniem do standardu ANSI C void *.

Funkcje przekształcania adresu: inet_aton(), inet_ntoa(), inet_pton(), inet_ntop().

int inet_aton(const char *strptr, struct in_addr *addrptr);

Przekształca adres w notacji „kropkowej” (np. „149.156.65.43”) zapisany jako napis w C na liczbę 32 bitową w sieciowej kolejności bajtów.

Funkcja inet_aton() zwraca 1 jeśli napis był poprawny, 0 jeśi wystąpił błąd.

char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

Zwraca wskaźnik do napisu w notacji “kropkowej”.

Podobnie działają funkcje inet_pton(), inet_ntop() (patrz man).

Kolejność bajtów sieciowa i hosta.

Kolejności:

little endian - pierwszeństwo bajtu mniej znaczącego,

big endian – pierwszeństwo bajtu bardziej znaczącego.

Funkcje htons(), ntohs(), htonl(), ntohl().

(Host –to – Net, Net – to Host połączone z short lub long).

Serwer TCP

s=socket()

bind()

Klient TCP

dane

dane

Przetwarzanie danych

write()

close(s)

read()

write()

connect()

accept()

listen()

s=socket()

ustanowienie połączenia

oczekiwanie na ustanowienie połączenia z klientem

(trójfazowe uzgodnienie TCP)

read()

znacznik końca pliku

read()

close(s)

Schemat typowej komunikacji między klientem a serwerem

w TCP dla serwera iteracyjnego.

Schemat działania serwera iteracyjnego:

s=socket();

connect();

bind(s,...);

listen(s,...);

while (1)

{

              t=accept(s,...);

              Obsluguj_klienta(t,…);

              close(t);

}

Schemat działania serwera współbieżnego:

s=socket();

connect();

bind(s,...);

listen(s,...);

while (1)

{

              t=accept(s,...);  // blokujące oczekiwanie na połączenie

              if ( ! (pid=fork()) ){

              close(s);

Obsluguj_klienta(t,…);

close(t);

              }

else               close(t);

}

Przykładowy klient usługi whois.

/*Przyjmujemy arbitralny numer portu 51900 dla tej uslugi (standardowo w Unixie jest to 43) */

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <netdb.h>

main(int argc, char *argv[])

{

int s;                                          // Deskryptor gniazda

int len;                            // Dlugosc odebranych danych (w bajtach)

struct sockaddr_in sa;              /* Internetowa struktura adresu gniazda (IPv4)

                                             Jej postac moze sie roznic w roznych systemach.

                                             W linuxie sprobuj man 7 ip do wyswietlenia opisu.

                                             Przykladowo:

                                             struct sockaddr_in {

                                               sa_family_t    sin_family;  rodzina adresow: AF_INET

                                               u_int16_t      sin_port;    nr portu

                                               struct in_addr sin_addr; 

                                             };

                                             Adres intrernetowy:

                                             struct in_addr {

                                               u_int32_t      s_addr;  adres IP

                                             };

                                             Typy: u_int16_t (16 bitowa liczba calkowita bez znaku)

                                             u_int32_t (32 bitowa liczba calkowita bez znaku) sa

                                             zdefiniowane w <sys/types.h>

                                             Typ sa_family_t jest zdefiniowany w <sys/socket.h> */   

struct hostent *hp;              /* struktura przechowujaca informacje o komputerze:    

                                             nazwa, adresy IP. Definicja w netdb.h

                                             Wskaznik do struktury jest zwracany np. przez

                                             funkcje gethostbyname.

                                             Sprawdz man gethostbyname dla opisu struktury

                                             hostent i funkcji gethostbyname.

                                             Przykladowo w linuxie:

                                             struct hostent{

                                                           char * h_name;                            nazwa hosta

                                                           char ** h_aliases;              lista aliasow

                                                           int  h_addrtype;              typ adresu

                                                           int h_length;                            dlugosc adresu

                                                           char ** h_addr_list;              lista adresow IP

                                             }

                                             Uwaga! We wczesnych implementacjach zamiast

                                             listy adresow IP byl pojedynczy adres

                                             char * h_addr. Dla kompatybilnosci w netdb.h

                                             dodaje sie #define h_addr h_addr_list

                                             */              

char buf[BUFSIZ+1];               // Bufor

char *progname;                            // Podstawiamy wskaznik do nazwy programu (argv[0]

char *host;                            // Wskaznik do nazwy komputera odleglego

char *user;                            // Wskaznik do napisu okreslajacego nazwe konta

progname=argv[0];

// Sprawdz, czy program uruchomiono z dwoma argumentami

if(argc!=3){

  fprintf(stderr,"Uzycie:%s maszyna uzytkownik\n",progname);

  exit(1);

} 

host=argv[1];

user=argv[2];

// Ustal adres (i inne dane)komputera odleglego. Funkcja zwraca wskaznik do

// struktury hostent (patrz wyzej)

if ((hp=gethostbyname(host))==NULL){

   ...