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\chapter{Introduzione ai socket}
\label{cha:socket_intro}

In questo capitolo inizieremo a spiegare le caratteristiche salienti della
principale interfaccia per la programmazione di rete, quella dei
\textit{socket}, che, pur essendo nata in ambiente Unix, è usata ormai da
tutti i sistemi operativi.

Dopo una breve panoramica sulle caratteristiche di questa interfaccia vedremo
come creare un socket e come collegarlo allo specifico protocollo di rete che
si utilizzerà per la comunicazione. Per evitare un'introduzione puramente
teorica concluderemo il capitolo con un primo esempio di applicazione.

\section{Una panoramica}
\label{sec:sock_overview}

Iniziamo con una descrizione essenziale di cosa sono i \textit{socket} e di
quali sono i concetti fondamentali da tenere presente quando si ha a che fare
con essi.

\index{socket!definizione|(}

\subsection{I \textit{socket}}
\label{sec:sock_socket_def}

I \textit{socket}\footnote{una traduzione letterale potrebbe essere
  \textsl{presa}, ma essendo universalmente noti come \textit{socket}
  utilizzeremo sempre la parola inglese.} sono uno dei principali meccanismi
di comunicazione utilizzato in ambito Unix, e li abbiamo brevemente incontrati
in sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}, fra i vari meccanismi di intercomunicazione
fra processi. Un socket costituisce in sostanza un canale di comunicazione fra
due processi su cui si possono leggere e scrivere dati analogo a quello di una
pipe (vedi sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) ma, a differenza di questa e degli altri
meccanismi esaminati nel capitolo cap.~\ref{cha:IPC}, i socket non sono
limitati alla comunicazione fra processi che girano sulla stessa macchina, ma
possono realizzare la comunicazione anche attraverso la rete.

Quella dei socket costituisce infatti la principale interfaccia usata nella
programmazione di rete.  La loro origine risale al 1983, quando furono
introdotti in BSD 4.2; l'interfaccia è rimasta sostanzialmente la stessa, con
piccole modifiche, negli anni successivi. Benché siano state sviluppate
interfacce alternative, originate dai sistemi SVr4 come la XTI (\textit{X/Open
  Transport Interface}) nessuna ha mai raggiunto la diffusione e la popolarità
di quella dei socket (né tantomeno la stessa usabilità e flessibilità).

La flessibilità e la genericità dell'interfaccia inoltre consente di
utilizzare i socket con i più disparati meccanismi di comunicazione, e non
solo con l'insieme dei protocolli TCP/IP, anche se questa sarà comunque quella
di cui tratteremo in maniera più estesa.


\subsection{Concetti base}
\label{sec:sock_gen}

Per capire il funzionamento dei socket occorre avere presente il funzionamento
dei protocolli di rete (vedi cap.~\ref{cha:network}), ma l'interfaccia è del
tutto generale e benché le problematiche (e quindi le modalità di risolvere i
problemi) siano diverse a seconda del tipo di protocollo di comunicazione
usato, le funzioni da usare restano le stesse.

Per questo motivo una semplice descrizione dell'interfaccia è assolutamente
inutile, in quanto il comportamento di quest'ultima e le problematiche da
affrontare cambiano radicalmente a seconda dello \textsl{stile} di
comunicazione usato.  La scelta di questo stile va infatti ad incidere sulla
semantica che verrà utilizzata a livello utente per gestire la comunicazione
(su come inviare e ricevere i dati) e sul comportamento effettivo delle
funzioni utilizzate.

La scelta di uno stile dipende sia dai meccanismi disponibili, sia dal tipo di
comunicazione che si vuole effettuare. Ad esempio alcuni stili di
comunicazione considerano i dati come una sequenza continua di byte, in quello
che viene chiamato un \textsl{flusso} (in inglese \textit{stream}), mentre
altri invece li raggruppano in \textsl{pacchetti} (in inglese
\textit{datagram}) che vengono inviati in blocchi separati.

Un altro esempio di stile concerne la possibilità che la comunicazione possa o
meno perdere dati, possa o meno non rispettare l'ordine in cui essi non sono
inviati, o inviare dei pacchetti più volte (come nel caso di TCP e UDP).

Un terzo esempio di stile di comunicazione concerne le modalità in cui essa
avviene, in certi casi essa può essere condotta con una connessione diretta
con un solo corrispondente, come per una telefonata; altri casi possono
prevedere una comunicazione come per lettera, in cui si scrive l'indirizzo su
ogni pacchetto, altri ancora una comunicazione \itindex{broadcast}
\textit{broadcast} come per la radio, in cui i pacchetti vengono emessi su
appositi ``\textsl{canali}'' dove chiunque si collega possa riceverli.

É chiaro che ciascuno di questi stili comporta una modalità diversa di gestire
la comunicazione, ad esempio se è inaffidabile occorrerà essere in grado di
gestire la perdita o il rimescolamento dei dati, se è a pacchetti questi
dovranno essere opportunamente trattati, ecc.


\section{La creazione di un socket}
\label{sec:sock_creation}

Come accennato l'interfaccia dei socket è estremamente flessibile e permette
di interagire con protocolli di comunicazione anche molto diversi fra di loro;
in questa sezione vedremo come è possibile creare un socket e come specificare
il tipo di comunicazione che esso deve utilizzare.

\subsection{La funzione \func{socket}}
\label{sec:sock_socket}

La creazione di un socket avviene attraverso l'uso della funzione
\funcd{socket}; essa restituisce un \textit{file descriptor}\footnote{del
  tutto analogo a quelli che si ottengono per i file di dati e le pipe,
  descritti in sez.~\ref{sec:file_fd}.} che serve come riferimento al socket;
il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/socket.h}{int socket(int domain, int type, int protocol)}

  Apre un socket.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce un intero positivo in caso di successo, e
    -1 in caso di fallimento, nel qual caso la variabile \var{errno} assumerà
  i valori:
  \begin{errlist}
  \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] il tipo di socket o il protocollo scelto
    non sono supportati nel dominio.
  \item[\errcode{ENFILE}] il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
    nuova struttura per il socket.
  \item[\errcode{EMFILE}] si è ecceduta la tabella dei file.
  \item[\errcode{EACCES}] non si hanno privilegi per creare un socket nel
    dominio o con il protocollo specificato.
  \item[\errcode{EINVAL}] protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
  \item[\errcode{ENOBUFS}] non c'è sufficiente memoria per creare il socket
    (può essere anche \errval{ENOMEM}).
  \end{errlist}
  inoltre, a seconda del protocollo usato, potranno essere generati altri
  errori, che sono riportati nelle relative pagine di manuale.}
\end{prototype}

La funzione ha tre argomenti, \param{domain} specifica il dominio del socket
(definisce cioè, come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_domain}, la famiglia di
protocolli usata), \param{type} specifica il tipo di socket (definisce cioè,
come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_type}, lo stile di comunicazione) e
\param{protocol} il protocollo; in genere quest'ultimo è indicato
implicitamente dal tipo di socket, per cui di norma questo valore viene messo
a zero (con l'eccezione dei \textit{raw socket}).

Si noti che la creazione del socket si limita ad allocare le opportune
strutture nel kernel (sostanzialmente una voce nella \itindex{file~table}
\textit{file table}) e non comporta nulla riguardo all'indicazione degli
indirizzi remoti o locali attraverso i quali si vuole effettuare la
comunicazione.

\subsection{Il dominio dei socket}
\label{sec:sock_domain}

Dati i tanti e diversi protocolli di comunicazione disponibili, esistono vari
tipi di socket, che vengono classificati raggruppandoli in quelli che si
chiamano \textsl{domini}.  La scelta di un dominio equivale in sostanza alla
scelta di una famiglia di protocolli, e viene effettuata attraverso
l'argomento \param{domain} della funzione \func{socket}. Ciascun dominio ha un
suo nome simbolico che convenzionalmente è indicato da una costante che inizia
per \texttt{PF\_}, sigla che sta per \textit{protocol family}, altro nome con
cui si indicano i domini.

A ciascun tipo di dominio corrisponde un analogo nome simbolico, anch'esso
associato ad una costante, che inizia invece per \texttt{AF\_} (da
\textit{address family}) che identifica il formato degli indirizzi usati in
quel dominio. Le pagine di manuale di Linux si riferiscono a questi indirizzi
anche come \textit{name space},\footnote{nome che invece il manuale delle
  \acr{glibc} riserva a quello che noi abbiamo chiamato domini.} dato che
identificano il formato degli indirizzi usati in quel dominio per identificare
i capi della comunicazione.

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \centering
  \begin{tabular}[c]{|l|l|l|l|}
       \hline
       \textbf{Nome}&\textbf{Valore}&\textbf{Utilizzo}&\textbf{Man page} \\
       \hline
       \hline
       \const{PF\_UNSPEC}   & 0& Non specificato               &            \\
       \const{PF\_LOCAL}    & 1& Local communication           & unix(7)    \\
       \const{PF\_UNIX}, \const{PF\_FILE}&1&Sinonimi di \const{PF\_LOCAL}& \\
       \const{PF\_INET}     & 2& IPv4 Internet protocols       & ip(7)      \\
       \const{PF\_AX25}     & 3& Amateur radio AX.25 protocol  &            \\
       \const{PF\_IPX}      & 4& IPX - Novell protocols        &            \\
       \const{PF\_APPLETALK}& 5& Appletalk                     & ddp(7)     \\
       \const{PF\_NETROM}   & 6& Amateur radio NetROM          &            \\
       \const{PF\_BRIDGE}   & 7& Multiprotocol bridge          &            \\
       \const{PF\_ATMPVC}   & 8& Access to raw ATM PVCs        &            \\
       \const{PF\_X25}      & 9& ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol& x25(7)     \\
       \const{PF\_INET6}    &10& IPv6 Internet protocols       & ipv6(7)    \\
       \const{PF\_ROSE}     &11& Amateur Radio X.25 PLP        &            \\
       \const{PF\_DECnet}   &12& Reserved for DECnet project   &            \\
       \const{PF\_NETBEUI}  &13& Reserved for 802.2LLC project &            \\
       \const{PF\_SECURITY} &14& Security callback pseudo AF   &            \\
       \const{PF\_KEY}      &15& PF\_KEY key management API    &            \\
       \const{PF\_NETLINK}  &16& Kernel user interface device  & netlink(7) \\
       \const{PF\_ROUTE}    &16& Sinonimo di \const{PF\_NETLINK} emula BSD.&\\
       \const{PF\_PACKET}   &17& Low level packet interface    & packet(7)  \\
       \const{PF\_ASH}      &18& Ash                           &    \\
       \const{PF\_ECONET}   &19& Acorn Econet                  &    \\
       \const{PF\_ATMSVC}   &20& ATM SVCs                      &    \\
       \const{PF\_SNA}      &22& Linux SNA Project             &    \\
       \const{PF\_IRDA}     &23& IRDA socket                   &    \\
       \const{PF\_PPPOX}    &24& PPPoX socket                  &    \\
       \const{PF\_WANPIPE}  &25& Wanpipe API socket            &    \\
       \const{PF\_LLC}      &26& Linux LLC                     &    \\
       \const{PF\_BLUETOOTH}&31& Bluetooth socket              &    \\
       \hline
  \end{tabular}
  \caption{Famiglie di protocolli definiti in Linux.} 
  \label{tab:net_pf_names}
\end{table}

% TODO aggiungere PF_CAN, vedi http://lwn.net/Articles/253425, dal 2.6.25

L'idea alla base della distinzione fra questi due insiemi di costanti era che
una famiglia di protocolli potesse supportare vari tipi di indirizzi, per cui
il prefisso \texttt{PF\_} si sarebbe dovuto usare nella creazione dei socket e
il prefisso \texttt{AF\_} in quello delle strutture degli indirizzi; questo è
quanto specificato anche dallo standard POSIX.1g, ma non esistono a tuttora
famiglie di protocolli che supportino diverse strutture di indirizzi, per cui
nella pratica questi due nomi sono equivalenti e corrispondono agli stessi
valori numerici.\footnote{in Linux, come si può verificare andando a guardare
  il contenuto di \file{bits/socket.h}, le costanti sono esattamente le stesse
  e ciascuna \texttt{AF\_} è definita alla corrispondente \texttt{PF\_} e con
  lo stesso nome.}

I domini (e i relativi nomi simbolici), così come i nomi delle famiglie di
indirizzi, sono definiti dall'header \texttt{socket.h}. Un elenco delle
famiglie di protocolli disponibili in Linux è riportato in
tab.~\ref{tab:net_pf_names}.\footnote{l'elenco indica tutti i protocolli
  definiti; fra questi però saranno utilizzabili solo quelli per i quali si è
  compilato il supporto nel kernel (o si sono caricati gli opportuni moduli),
  viene definita anche una costante \const{PF\_MAX} che indica il valore
  massimo associabile ad un dominio (nel caso il suo valore 32).}

Si tenga presente che non tutte le famiglie di protocolli sono utilizzabili
dall'utente generico, ad esempio in generale tutti i socket di tipo
\const{SOCK\_RAW} possono essere creati solo da processi che hanno i privilegi
di amministratore (cioè con user-ID effettivo uguale a zero) o dotati della
\itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.


\subsection{Il tipo di socket}
\label{sec:sock_type}

La scelta di un dominio non comporta però la scelta dello stile di
comunicazione, questo infatti viene a dipendere dal protocollo che si andrà ad
utilizzare fra quelli disponibili nella famiglia scelta. L'interfaccia dei
socket permette di scegliere lo stile di comunicazione indicando il tipo di
socket con l'argomento \param{type} di \func{socket}. Linux mette a
disposizione vari tipi di socket (che corrispondono a quelli che il manuale
della \acr{glibc} \cite{glibc} chiama \textit{styles}) identificati dalle
seguenti costanti:\footnote{le pagine di manuale POSIX riportano solo i primi
  tre tipi, Linux supporta anche gli altri, come si può verificare nel file
  \texttt{include/linux/net.h} dei sorgenti del kernel.}

\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.9cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
\item[\const{SOCK\_STREAM}] Provvede un canale di trasmissione dati
  bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
  altro socket. I dati vengono ricevuti e trasmessi come un flusso continuo di
  byte (da cui il nome \textit{stream}) e possono essere letti in blocchi di
  dimensioni qualunque. Può supportare la trasmissione dei cosiddetti dati
  urgenti (o \itindex{out-of-band} \textit{out-of-band}, vedi
  sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}).
\item[\const{SOCK\_DGRAM}] Viene usato per trasmettere pacchetti di dati
  (\textit{datagram}) di lunghezza massima prefissata, indirizzati
  singolarmente. Non esiste una connessione e la trasmissione è effettuata in
  maniera non affidabile.
\item[\const{SOCK\_SEQPACKET}] Provvede un canale di trasmissione di dati
  bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
  altro socket. I dati possono vengono trasmessi per pacchetti di dimensione
  massima fissata, e devono essere letti integralmente da ciascuna chiamata a
  \func{read}.
\item[\const{SOCK\_RAW}] Provvede l'accesso a basso livello ai protocolli di
  rete e alle varie interfacce. I normali programmi di comunicazione non
  devono usarlo, è riservato all'uso di sistema.
\item[\const{SOCK\_RDM}] Provvede un canale di trasmissione di dati
  affidabile, ma in cui non è garantito l'ordine di arrivo dei pacchetti.
\item[\const{SOCK\_PACKET}] Obsoleto, non deve essere più usato.\footnote{e
    pertanto non ne parleremo ulteriormente.}
\end{basedescript}

Si tenga presente che non tutte le combinazioni fra una famiglia di protocolli
e un tipo di socket sono valide, in quanto non è detto che in una famiglia
esista un protocollo per ciascuno dei diversi stili di comunicazione appena
elencati.

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \centering
  \begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}
    \hline
    \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Famiglia}}&
    \multicolumn{5}{|c|}{\textbf{Tipo}}\\
    \hline
    \hline
    &\const{SOCK\_STREAM} &\const{SOCK\_DGRAM}     &\const{SOCK\_RAW}& 
      \const{SOCK\_RDM}&\const{SOCK\_SEQPACKET} \\
     \hline
    \const{PF\_LOCAL}     &  si & si  &      &     &     \\
     \hline
%    \const{PF\_UNIX}&\multicolumn{5}{|l|}{sinonimo di \const{PF\_LOCAL}.}\\
%     \hline
    \const{PF\_INET}      & TCP & UDP & IPv4 &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_INET6}     & TCP & UDP & IPv6 &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_IPX}       &     &     &      &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_NETLINK}   &     &  si &  si  &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_X25}       &     &     &      &     &  si \\
     \hline
    \const{PF\_AX25}      &     &     &      &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_ATMPVC}    &     &     &      &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_APPLETALK} &     & si  &  si  &     &     \\
     \hline
    \const{PF\_PACKET}    &     & si  & si   &     &     \\    
     \hline
  \end{tabular}
  \caption{Combinazioni valide di dominio e tipo di protocollo per la 
    funzione \func{socket}.}
  \label{tab:sock_sock_valid_combinations}
\end{table}

In tab.~\ref{tab:sock_sock_valid_combinations} sono mostrate le combinazioni
valide possibili per le principali famiglie di protocolli. Per ogni
combinazione valida si è indicato il tipo di protocollo, o la parola
\textsl{si} qualora non il protocollo non abbia un nome definito, mentre si
sono lasciate vuote le caselle per le combinazioni non supportate.


\section{Le strutture degli indirizzi dei socket}
\label{sec:sock_sockaddr}

Come si è visto nella creazione di un socket non si specifica nulla oltre al
tipo di famiglia di protocolli che si vuole utilizzare, in particolare nessun
indirizzo che identifichi i due capi della comunicazione. La funzione infatti
si limita ad allocare nel kernel quanto necessario per poter poi realizzare la
comunicazione.

Gli indirizzi infatti vengono specificati attraverso apposite strutture che
vengono utilizzate dalle altre funzioni della interfaccia dei socket, quando
la comunicazione viene effettivamente realizzata.  Ogni famiglia di protocolli
ha ovviamente una sua forma di indirizzamento e in corrispondenza a questa una
sua peculiare struttura degli indirizzi. I nomi di tutte queste strutture
iniziano per \var{sockaddr\_}; quelli propri di ciascuna famiglia vengono
identificati dal suffisso finale, aggiunto al nome precedente.


\subsection{La struttura generica}
\label{sec:sock_sa_gen}

Le strutture degli indirizzi vengono sempre passate alle varie funzioni
attraverso puntatori (cioè \textit{by reference}), ma le funzioni devono poter
maneggiare puntatori a strutture relative a tutti gli indirizzi possibili
nelle varie famiglie di protocolli; questo pone il problema di come passare
questi puntatori, il C moderno risolve questo problema coi i puntatori
generici (i \ctyp{void *}), ma l'interfaccia dei socket è antecedente alla
definizione dello standard ANSI C, e per questo nel 1982 fu scelto di definire
una struttura generica per gli indirizzi dei socket, \struct{sockaddr}, che si
è riportata in fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includestruct{listati/sockaddr.h}
  \end{minipage} 
  \caption{La struttura generica degli indirizzi dei socket
    \structd{sockaddr}.} 
  \label{fig:sock_sa_gen_struct}
\end{figure}

Tutte le funzioni dei socket che usano gli indirizzi sono definite usando nel
prototipo un puntatore a questa struttura; per questo motivo quando si
invocano dette funzioni passando l'indirizzo di un protocollo specifico
occorrerà eseguire una conversione del relativo puntatore.

I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
POSIX.1g e li abbiamo riassunti in tab.~\ref{tab:sock_data_types} con i
rispettivi file di include in cui sono definiti; la struttura è invece
definita nell'include file \file{sys/socket.h}.

\begin{table}[!htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular}{|l|l|l|}
    \hline
    \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Tipo}}& 
    \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Descrizione}}& 
    \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Header}} \\
    \hline
    \hline
    \type{int8\_t}   & intero a 8 bit con segno   & \file{sys/types.h}\\
    \type{uint8\_t}  & intero a 8 bit senza segno & \file{sys/types.h}\\
    \type{int16\_t}  & intero a 16 bit con segno  & \file{sys/types.h}\\
    \type{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
    \type{int32\_t}  & intero a 32 bit con segno  & \file{sys/types.h}\\
    \type{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
    \hline
    \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi& \file{sys/socket.h}\\
    \type{socklen\_t} & lunghezza (\type{uint32\_t}) dell'indirizzo di
    un socket& \file{sys/socket.h}\\
    \hline
    \type{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\type{uint32\_t}) & 
    \file{netinet/in.h}\\
    \type{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\type{uint16\_t})& 
    \file{netinet/in.h}\\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Tipi di dati usati nelle strutture degli indirizzi, secondo quanto 
    stabilito dallo standard POSIX.1g.}
  \label{tab:sock_data_types}
\end{table}

In alcuni sistemi la struttura è leggermente diversa e prevede un primo membro
aggiuntivo \code{uint8\_t sin\_len} (come riportato da R. Stevens in
\cite{UNP1}). Questo campo non verrebbe usato direttamente dal programmatore e
non è richiesto dallo standard POSIX.1g, in Linux pertanto non esiste. Il
campo \type{sa\_family\_t} era storicamente un \ctyp{unsigned short}.

Dal punto di vista del programmatore l'unico uso di questa struttura è quello
di fare da riferimento per il casting, per il kernel le cose sono un po'
diverse, in quanto esso usa il puntatore per recuperare il campo
\var{sa\_family}, comune a tutte le famiglie, con cui determinare il tipo di
indirizzo; per questo motivo, anche se l'uso di un puntatore \ctyp{void *}
sarebbe più immediato per l'utente (che non dovrebbe più eseguire il casting),
è stato mantenuto l'uso di questa struttura.


\subsection{La struttura degli indirizzi IPv4}
\label{sec:sock_sa_ipv4}

I socket di tipo \const{PF\_INET} vengono usati per la comunicazione
attraverso internet; la struttura per gli indirizzi per un socket internet (se
si usa IPv4) è definita come \struct{sockaddr\_in} nell'header file
\file{netinet/in.h} ed ha la forma mostrata in
fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize\centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includestruct{listati/sockaddr_in.h}
  \end{minipage} 
  \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in} degli indirizzi dei socket
    internet (IPv4) e la struttura \structd{in\_addr} degli indirizzi IPv4.}
  \label{fig:sock_sa_ipv4_struct}
\end{figure}

L'indirizzo di un socket internet (secondo IPv4) comprende l'indirizzo
internet di un'interfaccia più un \textsl{numero di porta} (affronteremo in
dettaglio il significato di questi numeri in sez.~\ref{sec:TCP_port_num}).  Il
protocollo IP non prevede numeri di porta, che sono utilizzati solo dai
protocolli di livello superiore come TCP e UDP. Questa struttura però viene
usata anche per i socket RAW che accedono direttamente al livello di IP, nel
qual caso il numero della porta viene impostato al numero di protocollo.

Il membro \var{sin\_family} deve essere sempre impostato a \const{AF\_INET},
altrimenti si avrà un errore di \errcode{EINVAL}; il membro \var{sin\_port}
specifica il \textsl{numero di porta}. I numeri di porta sotto il 1024 sono
chiamati \textsl{riservati} in quanto utilizzati da servizi standard e
soltanto processi con i privilegi di amministratore (con user-ID effettivo
uguale a zero) o con la \itindex{capabilities} \textit{capability}
\const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono usare la funzione \func{bind} (che
vedremo in sez.~\ref{sec:TCP_func_bind}) su queste porte.

Il membro \var{sin\_addr} contiene un indirizzo internet, e viene acceduto sia
come struttura (un resto di una implementazione precedente in cui questa era
una \direct{union} usata per accedere alle diverse classi di indirizzi) che
direttamente come intero. In \file{netinet/in.h} vengono definite anche alcune
costanti che identificano alcuni indirizzi speciali, riportati in
tab.~\ref{tab:TCP_ipv4_addr}, che rincontreremo più avanti.

Infine occorre sottolineare che sia gli indirizzi che i numeri di porta devono
essere specificati in quello che viene chiamato \textit{network order}, cioè
con i bit ordinati in formato \textit{big endian}, questo comporta la
necessità di usare apposite funzioni di conversione per mantenere la
portabilità del codice (vedi sez.~\ref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del
problema e le relative soluzioni).


\subsection{La struttura degli indirizzi IPv6}
\label{sec:sock_sa_ipv6}

Essendo IPv6 un'estensione di IPv4, i socket di tipo \const{PF\_INET6} sono
sostanzialmente identici ai precedenti; la parte in cui si trovano
praticamente tutte le differenze fra i due socket è quella della struttura
degli indirizzi; la sua definizione, presa da \file{netinet/in.h}, è riportata
in fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includestruct{listati/sockaddr_in6.h}
  \end{minipage} 
  \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in6} degli indirizzi dei socket
    IPv6 e la struttura \structd{in6\_addr} degli indirizzi IPv6.}
  \label{fig:sock_sa_ipv6_struct}
\end{figure}

Il campo \var{sin6\_family} deve essere sempre impostato ad \const{AF\_INET6},
il campo \var{sin6\_port} è analogo a quello di IPv4 e segue le stesse regole;
il campo \var{sin6\_flowinfo} è a sua volta diviso in tre parti di cui i 24
bit inferiori indicano l'etichetta di flusso, i successivi 4 bit la priorità e
gli ultimi 4 sono riservati. Questi valori fanno riferimento ad alcuni campi
specifici dell'header dei pacchetti IPv6 (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6head}) ed
il loro uso è sperimentale.

Il campo \var{sin6\_addr} contiene l'indirizzo a 128 bit usato da IPv6,
espresso da un vettore di 16 byte. Infine il campo \var{sin6\_scope\_id} è un
campo introdotto in Linux con il kernel 2.4, per gestire alcune operazioni
riguardanti il \itindex{multicast} \textit{multicasting}.  Si noti infine che
\struct{sockaddr\_in6} ha una dimensione maggiore della struttura
\struct{sockaddr} generica di fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}, quindi
occorre stare attenti a non avere fatto assunzioni riguardo alla possibilità
di contenere i dati nelle dimensioni di quest'ultima.


\subsection{La struttura degli indirizzi locali}
\label{sec:sock_sa_local}

I socket di tipo \const{PF\_UNIX} o \const{PF\_LOCAL} vengono usati per una
comunicazione fra processi che stanno sulla stessa macchina (per questo
vengono chiamati \textit{local domain} o anche \textit{Unix domain}); essi
hanno la caratteristica ulteriore di poter essere creati anche in maniera
anonima attraverso la funzione \func{socketpair} (che abbiamo trattato in
sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}).  Quando però si vuole fare riferimento
esplicito ad uno di questi socket si deve usare una struttura degli indirizzi
di tipo \struct{sockaddr\_un}, la cui definizione si è riportata in
fig.~\ref{fig:sock_sa_local_struct}.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includestruct{listati/sockaddr_un.h}
  \end{minipage} 
  \caption{La struttura \structd{sockaddr\_un} degli indirizzi dei socket
    locali (detti anche \textit{unix domain}) definita in \file{sys/un.h}.}
  \label{fig:sock_sa_local_struct}
\end{figure}

In questo caso il campo \var{sun\_family} deve essere \const{AF\_UNIX}, mentre
il campo \var{sun\_path} deve specificare un indirizzo. Questo ha due forme;
può essere un file (di tipo socket) nel filesystem o una stringa univoca
(mantenuta in uno spazio di nomi astratto). Nel primo caso l'indirizzo viene
specificato come una stringa (terminata da uno zero) corrispondente al
\itindex{pathname} \textit{pathname} del file; nel secondo invece
\var{sun\_path} inizia con uno zero e vengono usati come nome i restanti byte
come stringa, senza terminazione.


\subsection{La struttura degli indirizzi AppleTalk}
\label{sec:sock_sa_appletalk}

I socket di tipo \const{PF\_APPLETALK} sono usati dalla libreria
\file{netatalk} per implementare la comunicazione secondo il protocollo
AppleTalk, uno dei primi protocolli di rete usato nel mondo dei personal
computer, usato dalla Apple per connettere fra loro computer e stampanti. Il
kernel supporta solo due strati del protocollo, DDP e AARP, e di norma è
opportuno usare le funzioni della libreria \texttt{netatalk}, tratteremo qui
questo argomento principalmente per mostrare l'uso di un protocollo
alternativo.

I socket AppleTalk permettono di usare il protocollo DDP, che è un protocollo
a pacchetto, di tipo \const{SOCK\_DGRAM}; l'argomento \param{protocol} di
\func{socket} deve essere nullo. È altresì possibile usare i socket raw
specificando un tipo \const{SOCK\_RAW}, nel qual caso l'unico valore valido
per \param{protocol} è \const{ATPROTO\_DDP}.

Gli indirizzi AppleTalk devono essere specificati tramite una struttura
\struct{sockaddr\_atalk}, la cui definizione è riportata in
fig.~\ref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo
il file \file{netatalk/at.h}.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
  \end{minipage} 
  \caption{La struttura \structd{sockaddr\_atalk} degli indirizzi dei socket
    AppleTalk, e la struttura \structd{at\_addr} degli indirizzi AppleTalk.}
  \label{fig:sock_sa_atalk_struct}
\end{figure}

Il campo \var{sat\_family} deve essere sempre \const{AF\_APPLETALK}, mentre il
campo \var{sat\_port} specifica la porta che identifica i vari servizi. Valori
inferiori a 129 sono usati per le \textsl{porte riservate}, e possono essere
usati solo da processi con i privilegi di amministratore o con la
\itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}.
L'indirizzo remoto è specificato nella struttura \var{sat\_addr}, e deve
essere in \textit{network order} (vedi sez.~\ref{sec:sock_endianess}); esso è
composto da un parte di rete data dal campo \var{s\_net}, che può assumere il
valore \const{AT\_ANYNET}, che indica una rete generica e vale anche per
indicare la rete su cui si è, il singolo nodo è indicato da \var{s\_node}, e
può prendere il valore generico \const{AT\_ANYNODE} che indica anche il nodo
corrente, ed il valore \const{ATADDR\_BCAST} che indica tutti i nodi della
rete.


\subsection{La struttura degli indirizzi dei \textit{packet socket}}
\label{sec:sock_sa_packet}

I \textit{packet socket}, identificati dal dominio \const{PF\_PACKET}, sono
un'interfaccia specifica di Linux per inviare e ricevere pacchetti
direttamente su un'interfaccia di rete, senza passare per le funzioni di
gestione dei protocolli di livello superiore. In questo modo è possibile
implementare dei protocolli in user space, agendo direttamente sul livello
fisico. In genere comunque si preferisce usare la libreria
\file{pcap},\footnote{la libreria è mantenuta insieme al comando
  \cmd{tcpdump}, informazioni e documentazione si possono trovare sul sito del
  progetto \href{http://www.tcpdump.org/}{\textsf{http://www.tcpdump.org/}}.}
che assicura la portabilità su altre piattaforme, anche se con funzionalità
ridotte.

Questi socket possono essere di tipo \const{SOCK\_RAW} o \const{SOCK\_DGRAM}.
Con socket di tipo \const{SOCK\_RAW} si può operare sul livello di
collegamento, ed i pacchetti vengono passati direttamente dal socket al driver
del dispositivo e viceversa.  In questo modo, in fase di trasmissione, il
contenuto completo dei pacchetti, comprese le varie intestazioni, deve essere
fornito dall'utente. In fase di ricezione invece tutto il contenuto del
pacchetto viene passato inalterato sul socket, anche se il kernel analizza
comunque il pacchetto, riempiendo gli opportuni campi della struttura
\struct{sockaddr\_ll} ad esso associata.

Si usano invece socket di tipo \const{SOCK\_DGRAM} quando si vuole operare a
livello di rete. In questo caso in fase di ricezione l'intestazione del
protocollo di collegamento viene rimossa prima di passare il resto del
pacchetto all'utente, mentre in fase di trasmissione viene creata una
opportuna intestazione per il protocollo a livello di collegamento
utilizzato, usando le informazioni necessarie che devono essere specificate
sempre con una struttura \struct{sockaddr\_ll}.

Nella creazione di un \textit{packet socket} il valore dell'argomento
\param{protocol} di \func{socket} serve a specificare, in \textit{network
  order}, il numero identificativo del protocollo di collegamento si vuole
utilizzare. I valori possibili sono definiti secondo lo standard IEEE 802.3, e
quelli disponibili in Linux sono accessibili attraverso opportune costanti
simboliche definite nel file \file{linux/if\_ether.h}. Se si usa il valore
speciale \const{ETH\_P\_ALL} passeranno sul \textit{packet socket} tutti i
pacchetti, qualunque sia il loro protocollo di collegamento. Ovviamente l'uso
di questi socket è una operazione privilegiata e può essere effettuati solo da
un processo con i privilegi di amministratore (user-ID effettivo nullo) o con
la \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.

Una volta aperto un \textit{packet socket}, tutti i pacchetti del protocollo
specificato passeranno attraverso di esso, qualunque sia l'interfaccia da cui
provengono; se si vuole limitare il passaggio ad una interfaccia specifica
occorre usare la funzione \func{bind} per agganciare il socket a quest'ultima.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includestruct{listati/sockaddr_ll.h}
  \end{minipage} 
  \caption{La struttura \structd{sockaddr\_ll} degli indirizzi dei
    \textit{packet socket}.}
  \label{fig:sock_sa_packet_struct}
\end{figure}

Nel caso dei \textit{packet socket} la struttura degli indirizzi è di tipo
\struct{sockaddr\_ll}, e la sua definizione è riportata in
fig.~\ref{fig:sock_sa_packet_struct}; essa però viene ad assumere un ruolo
leggermente diverso rispetto a quanto visto finora per gli altri tipi di
socket.  Infatti se il socket è di tipo \const{SOCK\_RAW} si deve comunque
scrivere tutto direttamente nel pacchetto, quindi la struttura non serve più a
specificare gli indirizzi. Essa mantiene questo ruolo solo per i socket di
tipo \const{SOCK\_DGRAM}, per i quali permette di specificare i dati necessari
al protocollo di collegamento, mentre viene sempre utilizzata in lettura (per
entrambi i tipi di socket), per la ricezione dei i dati relativi a ciascun
pacchetto.

Al solito il campo \var{sll\_family} deve essere sempre impostato al valore
\const{AF\_PACKET}. Il campo \var{sll\_protocol} indica il protocollo scelto,
e deve essere indicato in \textit{network order}, facendo uso delle costanti
simboliche definite in \file{linux/if\_ether.h}. Il campo \var{sll\_ifindex} è
l'indice dell'interfaccia, che, in caso di presenza di più interfacce dello
stesso tipo (se ad esempio si hanno più schede ethernet), permette di
selezionare quella con cui si vuole operare (un valore nullo indica qualunque
interfaccia).  Questi sono i due soli campi che devono essere specificati
quando si vuole selezionare una interfaccia specifica, usando questa struttura
con la funzione \func{bind}.

I campi \var{sll\_halen} e \var{sll\_addr} indicano rispettivamente
l'indirizzo associato all'interfaccia sul protocollo di collegamento e la
relativa lunghezza; ovviamente questi valori cambiano a seconda del tipo di
collegamento che si usa, ad esempio, nel caso di ethernet, questi saranno il
MAC address della scheda e la relativa lunghezza. Essi vengono usati, insieme
ai campi \var{sll\_family} e \var{sll\_ifindex} quando si inviano dei
pacchetti, in questo caso tutti gli altri campi devono essere nulli.

Il campo \var{sll\_hatype} indica il tipo ARP, come definito in
\file{linux/if\_arp.h}, mentre il campo \var{sll\_pkttype} indica il tipo di
pacchetto; entrambi vengono impostati alla ricezione di un pacchetto ed han
senso solo in questo caso. In particolare \var{sll\_pkttype} può assumere i
seguenti valori: \const{PACKET\_HOST} per un pacchetto indirizzato alla
macchina ricevente, \const{PACKET\_BROADCAST} per un pacchetto di
\itindex{broadcast} \textit{broadcast}, \const{PACKET\_MULTICAST} per un
pacchetto inviato ad un indirizzo fisico di \itindex{multicast}
\textit{multicast}, \const{PACKET\_OTHERHOST} per un pacchetto inviato ad
un'altra stazione (e ricevuto su un'interfaccia in \index{modo~promiscuo} modo
promiscuo), \const{PACKET\_OUTGOING} per un pacchetto originato dalla propria
macchina che torna indietro sul socket.


Si tenga presente infine che in fase di ricezione, anche se si richiede il
troncamento del pacchetto, le funzioni \func{recv}, \func{recvfrom} e
\func{recvmsg} (vedi sez.~\ref{sec:net_sendmsg}) restituiranno comunque la
lunghezza effettiva del pacchetto così come arrivato sulla linea.

%% \subsection{La struttura degli indirizzi DECnet}
%% \label{sec:sock_sa_decnet}
 
%% I socket di tipo \const{PF\_DECnet} usano il protocollo DECnet, usato dai VAX
%% Digital sotto VMS quando ancora il TCP/IP non era diventato lo standard di
%% fatto. Il protocollo è un protocollo chiuso, ed il suo uso attuale è limitato
%% alla comunicazione con macchine che stanno comunque scomparendo. Lo si riporta
%% solo come esempio 


% TODO: trattare i socket RDS, vedi documentazione del kernel, file 
% Documentation/networking/rds.txt



\section{Le funzioni di conversione degli indirizzi}
\label{sec:sock_addr_func}

In questa sezione tratteremo delle varie funzioni usate per manipolare gli
indirizzi, limitandoci però agli indirizzi internet.  Come accennato gli
indirizzi e i numeri di porta usati nella rete devono essere forniti in
formato opportuno (il \textit{network order}). Per capire cosa significa tutto
ciò occorre introdurre un concetto generale che tornerà utile anche in
seguito.


\subsection{La \textit{endianess}}
\label{sec:sock_endianess}

\itindbeg{endianess}
La rappresentazione di un numero binario in un computer può essere fatta in
due modi, chiamati rispettivamente \textit{big endian} e \textit{little
  endian} a seconda di come i singoli bit vengono aggregati per formare le
variabili intere (ed in genere in diretta corrispondenza a come sono poi in
realtà cablati sui bus interni del computer).

\begin{figure}[htb]
  \centering
  \includegraphics[height=3cm]{img/endianess}
  \caption{Schema della disposizione dei dati in memoria a seconda della
    \textit{endianess}.}
  \label{fig:sock_endianess}
\end{figure}

Per capire meglio il problema si consideri un intero a 32 bit scritto in una
locazione di memoria posta ad un certo indirizzo. Come illustrato in
fig.~\ref{fig:sock_endianess} i singoli bit possono essere disposti in memoria
in due modi: a partire dal più significativo o a partire dal meno
significativo.  Così nel primo caso si troverà il byte che contiene i bit più
significativi all'indirizzo menzionato e il byte con i bit meno significativi
nell'indirizzo successivo; questo ordinamento è detto \textit{big endian},
dato che si trova per prima la parte più grande. Il caso opposto, in cui si
parte dal bit meno significativo è detto per lo stesso motivo \textit{little
  endian}.

Si può allora verificare quale tipo di \textit{endianess} usa il proprio
computer con un programma elementare che si limita ad assegnare un valore ad
una variabile per poi ristamparne il contenuto leggendolo un byte alla volta.
Il codice di detto programma, \file{endtest.c}, è nei sorgenti allegati,
allora se lo eseguiamo su un PC otterremo:
\begin{verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./endtest
Using value ABCDEF01
val[0]= 1
val[1]=EF
val[2]=CD
val[3]=AB
\end{verbatim}%$
mentre su di un Mac avremo:
\begin{verbatim}
piccardi@anarres:~/gapil/sources$ ./endtest
Using value ABCDEF01
val[0]=AB
val[1]=CD
val[2]=EF
val[3]= 1
\end{verbatim}%$


La \textit{endianess} di un computer dipende essenzialmente dalla architettura
hardware usata; Intel e Digital usano il \textit{little endian}, Motorola,
IBM, Sun (sostanzialmente tutti gli altri) usano il \textit{big endian}. Il
formato dei dati contenuti nelle intestazioni dei protocolli di rete è
anch'esso \textit{big endian}; altri esempi di uso di questi due diversi
formati sono quello del bus PCI, che è \textit{little endian}, o quello del
bus VME che è \textit{big endian}.

Esistono poi anche dei processori che possono scegliere il tipo di formato
all'avvio e alcuni che, come il PowerPC o l'Intel i860, possono pure passare
da un tipo di ordinamento all'altro con una specifica istruzione. In ogni caso
in Linux l'ordinamento è definito dall'architettura e dopo l'avvio del sistema
resta sempre lo stesso, anche quando il processore permetterebbe di eseguire
questi cambiamenti.

\begin{figure}[htb]
  \footnotesize \centering
  \begin{minipage}[c]{15cm}
    \includecodesample{listati/endian.c}
  \end{minipage} 
  \normalsize
  \caption{La funzione \func{endian}, usata per controllare il tipo di
    architettura della macchina.}
  \label{fig:sock_endian_code}
\end{figure}

Per controllare quale tipo di ordinamento si ha sul proprio computer si è
scritta una piccola funzione di controllo, il cui codice è riportato
fig.~\ref{fig:sock_endian_code}, che restituisce un valore nullo (falso) se
l'architettura è \textit{big endian} ed uno non nullo (vero) se l'architettura
è \textit{little endian}.

Come si vede la funzione è molto semplice, e si limita, una volta assegnato
(\texttt{\small 9}) un valore di test pari a \texttt{0xABCD} ad una variabile
di tipo \ctyp{short} (cioè a 16 bit), a ricostruirne una copia byte a byte.
Per questo prima (\texttt{\small 10}) si definisce il puntatore \var{ptr} per
accedere al contenuto della prima variabile, ed infine calcola (\texttt{\small
  11}) il valore della seconda assumendo che il primo byte sia quello meno
significativo (cioè, per quanto visto in fig.~\ref{fig:sock_endianess}, che sia
\textit{little endian}). Infine la funzione restituisce (\texttt{\small 12})
il valore del confronto delle due variabili. 
\itindend{endianess}



\subsection{Le funzioni per il riordinamento}
\label{sec:sock_func_ord}

Il problema connesso \itindex{endianess} all'endianess è che quando si passano
dei dati da un tipo di architettura all'altra i dati vengono interpretati in
maniera diversa, e ad esempio nel caso dell'intero a 16 bit ci si ritroverà
con i due byte in cui è suddiviso scambiati di posto.  Per questo motivo si
usano delle funzioni di conversione che servono a tener conto automaticamente
della possibile differenza fra l'ordinamento usato sul computer e quello che
viene usato nelle trasmissione sulla rete; queste funzioni sono \funcd{htonl},
\funcd{htons}, \funcd{ntohl} e \funcd{ntohs} ed i rispettivi prototipi sono:
\begin{functions}
  \headdecl{netinet/in.h}
  \funcdecl{unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)} 
  Converte l'intero a 32 bit \param{hostlong} dal formato della macchina a
  quello della rete.
 
  \funcdecl{unsigned short int htons(unsigned short int hostshort)}
  Converte l'intero a 16 bit \param{hostshort} dal formato della macchina a
  quello della rete.

  \funcdecl{unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)}
  Converte l'intero a 32 bit \param{netlong} dal formato della rete a quello
  della macchina.

  \funcdecl{unsigned sort int ntohs(unsigned short int netshort)}
  Converte l'intero a 16 bit \param{netshort} dal formato della rete a quello
  della macchina.
  
  \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono il valore convertito, e non
    prevedono errori.}
\end{functions}

I nomi sono assegnati usando la lettera \texttt{n} come mnemonico per indicare
l'ordinamento usato sulla rete (da \textit{network order}) e la lettera
\texttt{h} come mnemonico per l'ordinamento usato sulla macchina locale (da
\textit{host order}), mentre le lettere \texttt{s} e \texttt{l} stanno ad
indicare i tipi di dato (\ctyp{long} o \ctyp{short}, riportati anche dai
prototipi).

Usando queste funzioni si ha la conversione automatica: nel caso in cui la
macchina che si sta usando abbia una architettura \textit{big endian} queste
funzioni sono definite come macro che non fanno nulla. Per questo motivo vanno
sempre utilizzate, anche quando potrebbero non essere necessarie, in modo da
assicurare la portabilità del codice su tutte le architetture.


\subsection{Le funzioni \func{inet\_aton}, \func{inet\_addr} e 
  \func{inet\_ntoa}}
\label{sec:sock_func_ipv4}

Un secondo insieme di funzioni di manipolazione serve per passare dal formato
binario usato nelle strutture degli indirizzi alla rappresentazione simbolica
dei numeri IP che si usa normalmente.

Le prime tre funzioni di manipolazione riguardano la conversione degli
indirizzi IPv4 da una stringa in cui il numero di IP è espresso secondo la
cosiddetta notazione \textit{dotted-decimal}, (cioè nella forma
\texttt{192.168.0.1}) al formato binario (direttamente in \textit{network
  order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \texttt{a} come
mnemonico per indicare la stringa. Dette funzioni sono \funcd{inet\_addr},
\funcd{inet\_aton} e \funcd{inet\_ntoa}, ed i rispettivi prototipi sono:
\begin{functions}
  \headdecl{arpa/inet.h}
  
  \funcdecl{in\_addr\_t inet\_addr(const char *strptr)} Converte la stringa
  dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in nel numero IP in network order.

  \funcdecl{int inet\_aton(const char *src, struct in\_addr *dest)} Converte
  la stringa dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in un indirizzo IP.

  \funcdecl{char *inet\_ntoa(struct in\_addr addrptr)}
  Converte un indirizzo IP in una stringa \textit{dotted decimal}.

  \bodydesc{Tutte queste le funzioni non generano codice di errore.}
\end{functions}

La prima funzione, \func{inet\_addr}, restituisce l'indirizzo a 32 bit in
network order (del tipo \type{in\_addr\_t}) a partire dalla stringa passata
nell'argomento \param{strptr}. In caso di errore (quando la stringa non esprime
un indirizzo valido) restituisce invece il valore \const{INADDR\_NONE} che
tipicamente sono trentadue bit a uno.  Questo però comporta che la stringa
\texttt{255.255.255.255}, che pure è un indirizzo valido, non può essere usata
con questa funzione; per questo motivo essa è generalmente deprecata in favore
di \func{inet\_aton}.

La funzione \func{inet\_aton} converte la stringa puntata da \param{src}
nell'indirizzo binario che viene memorizzato nell'opportuna struttura
\struct{in\_addr} (si veda fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}) situata
all'indirizzo dato dall'argomento \param{dest} (è espressa in questa forma in
modo da poterla usare direttamente con il puntatore usato per passare la
struttura degli indirizzi). La funzione restituisce 0 in caso di successo e 1
in caso di fallimento.  Se usata con \param{dest} inizializzato a \val{NULL}
effettua la validazione dell'indirizzo.

L'ultima funzione, \func{inet\_ntoa}, converte il valore a 32 bit
dell'indirizzo (espresso in \textit{network order}) restituendo il puntatore
alla stringa che contiene l'espressione in formato dotted decimal. Si deve
tenere presente che la stringa risiede in memoria statica, per cui questa
funzione non è \index{funzioni!rientranti} rientrante.


\subsection{Le funzioni \func{inet\_pton} e \func{inet\_ntop}}
\label{sec:sock_conv_func_gen}

Le tre funzioni precedenti sono limitate solo ad indirizzi IPv4, per questo
motivo è preferibile usare le due nuove funzioni \func{inet\_pton} e
\func{inet\_ntop} che possono convertire anche gli indirizzi IPv6. Anche in
questo caso le lettere \texttt{n} e \texttt{p} sono degli mnemonici per
ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation}
e \textit{numeric}.

Entrambe le funzioni accettano l'argomento \param{af} che indica il tipo di
indirizzo, e che può essere soltanto \const{AF\_INET} o \const{AF\_INET6}. La
prima funzione, \funcd{inet\_pton}, serve a convertire una stringa in un
indirizzo; il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/socket.h}
{int inet\_pton(int af, const char *src, void *addr\_ptr)} 

  Converte l'indirizzo espresso tramite una stringa nel valore numerico.
  
  \bodydesc{La funzione restituisce un valore negativo se \param{af} specifica
    una famiglia di indirizzi non valida, con \var{errno} che assume il valore
    \errcode{EAFNOSUPPORT}, un valore nullo se \param{src} non rappresenta un
    indirizzo valido, ed un valore positivo in caso di successo.}
\end{prototype}

La funzione converte la stringa indicata tramite \param{src} nel valore
numerico dell'indirizzo IP del tipo specificato da \param{af} che viene
memorizzato all'indirizzo puntato da \param{addr\_ptr}, la funzione
restituisce un valore positivo in caso di successo, nullo se la stringa non
rappresenta un indirizzo valido, e negativo se \param{af} specifica una
famiglia di indirizzi non valida.

La seconda funzione di conversione è \funcd{inet\_ntop} che converte un
indirizzo in una stringa; il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/socket.h}
  {char *inet\_ntop(int af, const void *addr\_ptr, char *dest, size\_t len)}
  Converte l'indirizzo dalla relativa struttura in una stringa simbolica.
 
  \bodydesc{La funzione restituisce un puntatore non nullo alla stringa
    convertita in caso di successo e \val{NULL} in caso di fallimento, nel
    qual caso \var{errno} assume i valori: 
    \begin{errlist}
    \item[\errcode{ENOSPC}] le dimensioni della stringa con la conversione
      dell'indirizzo eccedono la lunghezza specificata da \param{len}.
    \item[\errcode{ENOAFSUPPORT}] la famiglia di indirizzi \param{af} non è
      una valida.
  \end{errlist}}
\end{prototype}

La funzione converte la struttura dell'indirizzo puntata da \param{addr\_ptr}
in una stringa che viene copiata nel buffer puntato dall'indirizzo
\param{dest}; questo deve essere preallocato dall'utente e la lunghezza deve
essere almeno \const{INET\_ADDRSTRLEN} in caso di indirizzi IPv4 e
\const{INET6\_ADDRSTRLEN} per indirizzi IPv6; la lunghezza del buffer deve
comunque venire specificata attraverso il parametro \param{len}.

Gli indirizzi vengono convertiti da/alle rispettive strutture di indirizzo
(una struttura \struct{in\_addr} per IPv4, e una struttura \struct{in6\_addr}
per IPv6), che devono essere precedentemente allocate e passate attraverso il
puntatore \param{addr\_ptr}; l'argomento \param{dest} di \func{inet\_ntop} non
può essere nullo e deve essere allocato precedentemente.

Il formato usato per gli indirizzi in formato di presentazione è la notazione
\textit{dotted decimal} per IPv4 e quello descritto in
sez.~\ref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.

\index{socket!definizione|)}







% LocalWords:  socket sez cap BSD SVr XTI Transport Interface TCP stream UDP PF
% LocalWords:  datagram broadcast descriptor sys int domain type protocol errno
% LocalWords:  EPROTONOSUPPORT ENFILE kernel EMFILE EACCES EINVAL ENOBUFS raw
% LocalWords:  ENOMEM table family AF address name glibc UNSPEC LOCAL Local IPv
% LocalWords:  communication INET protocols ip AX Amateur IPX Novell APPLETALK
% LocalWords:  Appletalk ddp NETROM NetROM Multiprotocol ATMPVC Access to ATM
% LocalWords:  PVCs ITU ipv PLP DECnet Reserved for project NETBEUI LLC KEY key
% LocalWords:  SECURITY Security callback NETLINK interface device netlink Low
% LocalWords:  PACKET level packet ASH Ash ECONET Acorn Econet ATMSVC SVCs SNA
% LocalWords:  IRDA PPPOX PPPoX WANPIPE Wanpipe BLUETOOTH Bluetooth POSIX bits
% LocalWords:  dall'header tab SOCK capabilities capability styles DGRAM read
% LocalWords:  SEQPACKET RDM sockaddr reference void fig Header uint socklen at
% LocalWords:  addr netinet port len Stevens unsigned short casting nell'header
% LocalWords:  BIND SERVICE bind union order big endian flowinfo dell'header ll
% LocalWords:  multicast multicasting local socketpair sun path filesystem AARP
% LocalWords:  pathname AppleTalk netatalk personal Apple ATPROTO atalk sat if
% LocalWords:  ANYNET node ANYNODE ATADDR BCAST pcap IEEE linux ether ETH ALL
% LocalWords:  sll ifindex ethernet halen MAC hatype ARP arp pkttype HOST recv
% LocalWords:  OTHERHOST OUTGOING recvfrom recvmsg endianess little endtest Mac
% LocalWords:  Intel Digital Motorola IBM VME PowerPC l'Intel xABCD ptr htonl
% LocalWords:  all'endianess htons ntohl ntohs long hostlong hostshort netlong
% LocalWords:  sort netshort host inet aton ntoa dotted decimal const char src
% LocalWords:  strptr struct dest addrptr INADDR NULL pton ntop presentation af
% LocalWords:  numeric EAFNOSUPPORT size ENOSPC ENOAFSUPPORT ADDRSTRLEN ROUTE
% LocalWords:  of tcpdump page


%%% Local Variables: 
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "gapil"
%%% End: 
