1 \chapter{Socket TCP elementari}
2 \label{cha:elem_TCP_sock}
4 In questo capitolo inizieremo ad approndire la conoscenza dei socket TCP,
5 tratteremo qui dunque il funzionamento delle varie funzioni che si sono usate
6 nei due esempi elementari forniti in precedenza (vedi
7 \secref{sec:net_cli_sample} e \secref{sec:net_serv_sample}), previa una
8 descrizione delle principali caratteristiche del funzionamento di una
11 La seconda parte del capitolo sarà poi dedicata alla scrittura di una prima
12 semplice applicazione client/server completa, che implementi il servizio
13 standard \texttt{echo} su TCP.
15 \section{Il funzionamento di una connessione TCP}
16 \label{sec:TCPel_connession}
18 Prima di entrare nei dettagli delle funzioni usate nelle applicazioni che
19 utilizzano i socket TCP, è fondamentale spiegare alcune basi del funzionamento
20 del TCP, la conoscenza del funzionamento del protocollo è infatti essenziale
21 per capire il modello di programmazione ed il funzionamento delle API.
23 In particolare ci concentreremo sulle modalità con le quali il protocollo da
24 inizio e conclude una connessione; faremo anche un breve accenno al
25 significato di alcuni dei vari stati che il protocollo assume durante la vita
26 di una connessione, che possono essere osservati per ciascun socket attivo con
27 l'uso del programma \texttt{netstat}.
29 \subsection{La creazione della connessione: il \textit{three way handushake}}
30 \label{sec:TCPel_conn_cre}
32 Il processo che porta a creare una connessione TCP è chiamato \textit{three
33 way handushake}; la successione tipica degli eventi (la stessa che si
34 verifica utilizzando il codice dei due precedenti esempi elementari
35 \figref{fig:net_cli_code} e \figref{fig:net_serv_code}) che porta alla
36 creazione di una connessione è la seguente:
39 \item Il server deve essere preparato per accettare le connessioni in arrivo;
40 il procedimento si chiama \textsl{apertura passiva} del socket (in inglese
41 \textit{passive open}); questo viene fatto chiamando la sequenza di funzioni
42 \texttt{socket}, \texttt{bind} e \texttt{listen}. Completata l'apertura
43 passiva il server chiama la funzione \texttt{accept} e il processo si blocca
44 in attesa di connessioni.
46 \item Il client richiede l'inizio della connessione usando la funzione
47 \texttt{connect}, attraverso un procedimento che viene chiamato
48 \textsl{apertura attiva}, dall'inglese \textit{active open}. La chiamata di
49 \texttt{connect} blocca il processo e causa l'invio da parte del client di
50 un segmento \texttt{SYN}\footnote{Si ricordi che il segmento è l'unità
51 elementare di dati trasmessa dal protocollo TCP al livello superiore;
52 tutti i segmenti hanno un header che contiene le informazioni che servono
53 allo \textit{stack TCP} (così viene di solito chiamata la parte del kernel
54 che implementa il protocollo) per realizzare la comunicazione, fra questi
55 dati ci sono una serie di flag usati per gestire la connessione, come
56 \texttt{SYN}, \texttt{ACK}, \texttt{URG}, \texttt{FIN}, alcuni di essi,
57 come \texttt{SYN} (che sta per \textit{sincronize}) corrispondono a
58 funzioni particolari del protocollo e danno il nome al segmento, (per
59 maggiori dettagli vedere \capref{cha:tcp_protocol})}, in sostanza viene
60 inviato al server un pacchetto IP che contiene solo gli header IP e TCP (con
61 il numero di sequenza iniziale e il flag \texttt{SYN}) e le opzioni di TCP.
63 \item il server deve dare ricevuto (l'\textit{acknowledge}) del \texttt{SYN}
64 del client, inoltre anche il server deve inviare il suo \texttt{SYN} al
65 client (e trasmettere il suo numero di sequenza iniziale) questo viene fatto
66 ritrasmettendo un singolo segmento in cui entrambi i flag \texttt{SYN}
67 \texttt{ACK} e sono settati.
69 \item una volta che il client ha ricevuto l'acknowledge dal server la funzione
70 \texttt{connect} ritorna, l'ultimo passo è dare dare il ricevuto del
71 \texttt{SYN} del server inviando un \texttt{ACK}. Alla ricezione di
72 quest'ultimo la funzione \texttt{accept} del server ritorna e la connessione
76 Il procedimento viene chiamato \textit{three way handshake} dato che per
77 realizzarlo devono essere scambiati tre segmenti. In \nfig\ si è
78 rappresentata graficamente la sequenza di scambio dei segmenti che stabilisce
81 % Una analogia citata da R. Stevens per la connessione TCP è quella con il
82 % sistema del telefono. La funzione \texttt{socket} può essere considerata
83 % l'equivalente di avere un telefono. La funzione \texttt{bind} è analoga al
84 % dire alle altre persone qual'è il proprio numero di telefono perché possano
85 % chiamare. La funzione \texttt{listen} è accendere il campanello del telefono
86 % per sentire le chiamate in arrivo. La funzione \texttt{connect} richiede di
87 % conoscere il numero di chi si vuole chiamare. La funzione \texttt{accept} è
88 % quando si risponde al telefono.
93 \caption{Il \textit{three way handshake} del TCP}
97 Si è accennato in precedenza ai \textsl{numeri di sequenza} (che sono anche
98 riportati in \curfig); per gestire una connessione affidabile infatti il
99 protocollo TCP prevede nell'header la presenza di un numero a 32 bit (chiamato
100 appunto \textit{sequence number}) che identifica a quale byte nella sequenza
101 del flusso corrisponde il primo byte della sezione dati contenuta nel
104 Il numero di sequenza di ciascun segmento viene calcolato a partire da un
105 \textsl{numero di sequenza iniziale} generato in maniera casuale del kernel
106 all'inizio della connessione e trasmesso con il SYN; l'acknowledgement di
107 ciascun segmento viene effettuato dall'altro capo della connessione settando
108 il flag \texttt{ACK} e restituendo nell'apposito campo dell'header un
109 \textit{acknowledge number}) pari al numero di sequenza che il ricevente si
110 aspetta di ricevere con il pacchetto successivo; dato che il primo pacchetto
111 SYN consuma un byte, nel \textit{three way handshake} il numero di acknowledge
112 è sempre pari al numero di sequenza iniziale incrementato di uno; lo stesso
113 varrà anche (vedi \nfig) per l'acknowledgement di un FIN.
115 \subsection{Le opzioni TCP.}
116 \label{sec:TCPel_TCP_opt}
118 Ciascun segmento SYN contiene in genere delle opzioni per il protocollo TCP
119 (le cosiddette \textit{TCP options}, che vengono inserite fra l'header e i
120 dati) che servono a comunicare all'altro capo una serie di parametri utili a
121 regolare la connessione. Normalmente vengono usate le seguenti opzioni:
124 \item \textit{MSS option} Sta per \textit{maximum segment size}, con questa
125 opzione ciascun capo della connessione annuncia all'altro il massimo
126 ammontare di dati che vorrebbe accettare per ciascun segmento nella
127 connesione corrente. È possibile leggere e scrivere questo valore attraverso
128 l'opzione del socket \texttt{TCP\_MAXSEG}.
130 \item \textit{window scale option} come spiegato in \capref{cha:tcp_protocol} il
131 protocollo TCP implementa il controllo di flusso attraverso una
132 \textsl{finestra annunciata} (\textit{advertized window}) con la quale
133 ciascun capo della comunicazione dichiara quanto spazio disponibile ha in
134 memoria per i dati. Questo è un numero a 16 bit dell'haeader, che così può
135 indicare un massimo di 65535 bytes (anche se linux usa come massimo 32767
136 per evitare problemi con alcuni stack bacati che usano l'aritmetica con
137 segno per implementare lo stack TCP); ma alcuni tipi di connessione come
138 quelle ad alta velocità (sopra i 45Mbits/sec) e quelle che hanno grandi
139 ritardi nel cammino dei pacchetti (come i satelliti) richiedono una finestra
140 più grande per poter ottenere il massimo dalla trasmissione, per questo
141 esiste questa opzione che indica un fattore di scala da applicare al valore
142 della finestra annunciata\footnote{essendo una nuova opzione per garantire
143 la compatibilità con delle vecchie implementazioni del protocollo la
144 procedura che la attiva prevede come negoziazione che l'altro capo della
145 connessione riconosca esplicitamente l'opzione inserendola anche lui nel
146 suo SYN di risposta dell'apertura della connessione} per la connessione
147 corrente (espresso come numero di bit cui shiftare a sinistra il valore
148 della finestra annunciata inserito nel pacchetto).
150 \item \textit{timestamp option} è anche questa una nuova opzione necessaria
151 per le connessioni ad alta velocità per evitare possibili corruzioni di dati
152 dovute a pacchetti perduti che riappaiono; anche questa viene negoziata come
157 La MSS è generalmente supportata da quasi tutte le implementazioni del
158 protocollo, le ultime due opzioni (trattate nell'RFC 1323) sono meno comuni;
159 vengono anche dette \textit{long fat pipe options} dato che questo è il nome
160 che viene dato alle connessioni caratterizzate da alta velocità o da ritardi
161 elevati. In ogni caso linux supporta pienamente entrambe le opzioni.
163 \subsection{La terminazione della connessione}
164 \label{sec:TCPel_conn_term}
166 Mentre per creare una connessione occorre un interscambio di tre segmenti, la
167 procedura di chiusura ne richede quattro; ancora una volta si può fare
168 riferimento al codice degli esempi \figref{fig:net_cli_code} e
169 \figref{fig:net_serv_code}, in questo caso la successione degli eventi è la
173 \item Un processo ad uno dei due capi chiama la funzione \texttt{close}, dando
174 l'avvio a quella che viene chiamata \textsl{chiusura attiva} (da
175 \textit{active close}). Questo comporta l'emissione di un segmento FIN, che
176 significa che si è finito con l'invio dei dati sulla connessione.
178 \item L'altro capo della connessione riceve il FIN ed esegue la
179 \textit{chiusura passiva} (da \textit{passive close}); al FIN, come per
180 tutti i pacchetti, viene risposto con un ACK. Inoltre il ricevimento del FIN
181 viene passato al processo che ha aperto il socket come un end of file sulla
182 lettura (dopo che ogni altro eventuale dato rimasto in coda è stato
183 ricevuto), dato che il ricevimento di un FIN significa che non si
184 riceveranno altri dati sulla connessione.
186 \item Dopo un certo tempo anche il secondo processo chiamerà la funzione
187 \texttt{close} sul proprio socket, causando l'emissione di un altro segmento
190 \item L'altro capo della connessione riceverà il FIN conclusivo e risponderà
195 Dato che in questo caso sono richiesti un FIN ed un ACK per ciascuna direzione
196 normalmente i segmenti scambiati sono quattro; normalmente giacché in alcune
197 sitazioni il FIN del passo 1) è inviato insieme a dei dati. Comunque non è
198 detto, anche se è possibile, che i segmenti inviati nei passi 2 e 3, siano
199 accorpati in un singolo segmento. In \nfig\ si è rappresentato graficamente lo
200 sequenza di scambio dei segmenti che stabilisce la connessione.
205 \caption{Il \textit{three way handshake} del TCP}
206 \label{fig:TCPel_TWH}
209 Come per il SYN anche il FIN occupa un byte nel numero di sequenza, per cui
210 l'ACK riporterà un \textit{acknowledge number} incrementato di uno.
212 Si noti che nella sequenza di chiusura fra i passi 2 e 3 è in teoria possibile
213 che si mantenga un flusso di dati dal capo della connessione che sta eseguendo
214 la chiusura passiva a quello che sta eseguendo la chiusura attiva. Nella
215 sequenza indicata i dati verrebbero persi, dato che si è chiuso il socket, ma
216 esistono situazione in cui si vuole che avvenga proprio questo, che è chiamato
217 \textit{half-close}, per cui torneremo su questo aspetto e su come utilizzarlo
218 più avanti, quando parleremo della funzione \texttt{shutdown}.
220 La emissione del FIN avviene quando il socket viene chiuso, questo però non
221 avviene solo per la chiamata della funzione \texttt{close} (come in
222 \figref{fig:net_serv_code}), ma anche alla terminazione di un processo (come
223 in \figref{fig:net_cli_code}). Questo vuol dire ad esempio che se un processo
224 viene terminato da un segnale tutte le connessioni aperte verranno chiuse.
226 Infine è da sottolineare che, benché nella figura (e nell'esempio che vedremo
227 in \secref{sec:TCPel_echo_example}) sia il client ad eseguire la chiusura
228 attiva, nella realtà questa può essere eseguita da uno qualunque dei due capi
229 della comunicazione (come in fatto in precedenza da
230 \figref{fig:net_serv_code}), e benché quello del client sia il caso più comune
231 ci sono alcuni servizi, il principale dei quali è l'HTTP, per i quali è il
232 server ad effettuare la chiusura attiva.
234 \subsection{Un esempio di connessione}
235 \label{sec:TCPel_conn_dia}
237 Le operazioni del TCP nella creazione e conclusione di una connessione sono
238 specificate attraverso il diagramma di transizione degli stati riportato in
239 \nfig. TCP prevede l'esistenza di 11 diversi stati per un socket ed un insieme
240 di regole per le transizioni da uno stato all'altro basate sullo stato
241 corrente e sul tipo di segmento ricevuto; i nomi degli stati sono gli stessi
242 che vengono riportati del comando \texttt{netstat} nel campo \textit{State}.
244 Una descrizione completa del funzionamento del protocollo va al di là degli
245 obiettivi di questo libro; un approfondimento sugli aspetti principali si
246 trova in \capref{cha:tcp_protocol}, ma per una trattazione esauriente il miglior
247 riferimento resta (FIXME citare lo Stevens); qui ci limiteremo a descrivere
248 brevemente un semplice esempio di connessione e le transizioni che avvengono
249 nei due casi appena citati (creazione e terminazione della connessione).
251 In assenza di connessione lo stato del TCP è \texttt{CLOSED}; quando una
252 applicazione esegue una apertura attiva il TCP emette un SYN e lo stato
253 diventa \texttt{SYN\_SENT}; quando il TCP riceve la risposta del SYN$+$ACK
254 emette un ACK e passa allo stato \texttt{ESTABLISHED}; questo è lo stato
255 finale in cui avviene la gran parte del trasferimento dei dati.
257 Dal lato server in genere invece il passaggio che si opera con l'apertura
258 passiva è quello di portare il socket dallo stato \texttt{CLOSED} allo
259 stato \texttt{LISTEN} in cui vengono accettate le connessioni.
261 Dallo stato \texttt{ESTABLISHED} si può uscire in due modi; se un'applicazione
262 chiama la \texttt{close} prima di aver ricevuto un end of file (chiusura
263 attiva) la transizione è verso lo stato \texttt{FIN\_WAIT\_1}; se invece
264 l'applicazione riceve un FIN nello stato \texttt{ESTABLISHED} (chiusura
265 passiva) la transizione è verso lo stato \texttt{CLOSE\_WAIT}.
267 In \nfig\ è riportato lo schema dello scambio dei pacchetti che avviene per
268 una un esempio di connessione, insieme ai vari stati che il protocollo viene
269 ad assumere per i due lati, server e client.
274 \caption{Schema dello scambio di pacchetti per un esempio di connessione}
275 \label{fig:TPCel_conn_example}
278 La connessione viene iniziata dal client che annuncia un MSS di 1460 (un
279 valore tipico per IPv4 su ethernet) con linux, il server risponde con lo
280 stesso valore (ma potrebbe essere anche un valore diverso).
282 Una volta che la connessione è stabilita il client scrive al server una
283 richiesta (che assumiamo stare in un singolo segmento, cioè essere minore dei
284 1460 bytes annunciati dal server), quest'ultimo riceve la richiesta e
285 restituisce una risposta (che di nuovo supponiamo stare in un singolo
286 segmento). Si noti che l'acknowledge della richiesta è mandato insieme alla
287 risposta, questo viene chiamato \textit{piggybacking} ed avviene tutte le
288 volte che che il server è sufficientemente veloce a costruire la risposta, in
289 caso contrario si avrebbe prima l'emissione di un ACK e poi l'invio della
292 Infine si ha lo scambio dei quattro segmenti che terminano la connessione
293 secondo quanto visto in \secref{sec:TCPel_conn_term}; si noti che il capo della
294 connessione che esegue la chiusura attiva entra nello stato
295 \texttt{TIME\_WAIT} su cui torneremo fra poco.
297 È da notare come per effettuare uno scambio di due pacchetti (uno di richiesta
298 e uno di risposta) il TCP necessiti di ulteriori otto segmenti, se invece si
299 fosse usato UDP sarebbero stati sufficienti due soli pacchetti. Questo è il
300 costo che occorre pagare per avere l'affidabilità garantita dal TCP, se si
301 fosse usato UDP si sarebbe dovuto trasferire la gestione di tutta una serie di
302 dettagli (come la verifica della ricezione dei pacchetti) dal livello del
303 trasporto all'interno dell'applicazione.
305 Quello che è bene sempre tenere presente è allora quali sono le esigenze che
306 si hanno in una applicazione di rete, perché non è detto che TCP sia la
307 miglior scelta in tutti i casi (ad esempio se si devono solo scambiare dati
308 già organizzati in piccoli pacchetti l'overhead aggiunto può essere eccessivo)
309 per questo esistono applicazioni che usano UDP e lo fanno perché nel caso
310 specifico le sue caratteristiche di velocità e compattezza nello scambio dei
311 dati rispondono meglio alle esigenze che devono essere affrontate.
313 \subsection{Lo stato \texttt{TIME\_WAIT}}
314 \label{sec:TCPel_time_wait}
316 Come riportato da Stevens (FIXME citare) lo stato \texttt{TIME\_WAIT} è
317 probabilmente uno degli aspetti meno compresi del protocollo TCP, è infatti
318 comune trovare nei newsgroup domande su come sia possibile evitare che
319 un'applicazione resti in questo stato lasciando attiva una connessione ormai
320 conclusa; la risposta è che non deve essere fatto, ed il motivo cercheremo di
323 Come si è visto nell'esempio precedente (vedi \curfig) \texttt{TIME\_WAIT} è
324 lo stato finale in cui il capo di una connessione che esegue la chiusura
325 attiva resta prima di passare alla chiusura definitiva della connessione. Il
326 tempo in cui l'applicazione resta in questo stato deve essere due volte la MSL
327 (\textit{Maximum Segment Lifetime}).
329 La MSL è la stima del massimo periodo di tempo che un pacchetto IP può vivere
330 sulla rete; questo tempo è limitato perché ogni pacchetto IP può essere
331 ritrasmesso dai router un numero massimo di volte (detto \textit{hop limit}).
332 Il numero di ritrasmissioni consentito è indicato dal campo TTL dell'header di
333 IP (per maggiori dettagli vedi \secref{sec:appA_xxx}), e viene decrementato ad
334 ogni passaggio da un router; quando si annulla il pacchetto viene scartato.
335 Siccome il numero è ad 8 bit il numero massimo di ``salti'' è di 255, pertanto
336 anche se il TTL (da \textit{time to live}) non è propriamente un limite sul
337 tempo di vita, si stima che un pacchetto IP non possa restare nella rete per
340 Ogni implementazione del TCP deve scegliere un valore per la MSL (l'RFC1122
341 raccomanda 2 minuti, linux usa 30 secondi), questo comporta una durata dello
342 stato \texttt{TIME\_WAIT} che a seconda delle implementazioni può variare fra
345 Lo stato \texttt{TIME\_WAIT} viene utilizzato dal protocollo per due motivi
348 \item implementare in maniera affidabile la terminazione della connessione
349 in entrambe le direzioni.
350 \item consentire l'eliminazione dei segmenti duplicati dalla rete.
353 Il punto è che entrambe le ragioni sono importanti, anche se spesso si fa
354 riferimento solo alla prima; ma è solo se si tiene conto della seconda che si
355 capisce il perché della scelta di un tempo pari al doppio della MSL come
356 durata di questo stato.
358 Il primo dei due motivi precedenti si può capire tornando a \curfig: assumendo
359 che l'ultimo ACK della sequenza (quello del capo che ha eseguito la chiusura
360 attiva) vanga perso, chi esegue la chiusura passiva non ricevndo risposta
361 rimanderà un ulteriore FIN, per questo motivo chi esegue la chiusura attiva
362 deve mantenere lo stato della connessione per essere in grado di reinviare
363 l'ACK e chiuderla correttamente. Se non fosse così la risposta sarebbe un RST
364 (un altro tipo si segmento) che verrebbe interpretato come un errore.
366 Se il TCP deve poter chiudere in maniera pulita entrambe le direzioni della
367 connessione allora deve essere in grado di affrontare la perdita di uno
368 qualunque dei quattro segmenti che costituiscono la chiusura. Per questo
369 motivo lo stato \texttt{TIME\_WAIT} deve essere mantenuto anche dopo l'invio
370 dell'ultimo ACK per poter essere in grado di poterne gestire l'eventuale
371 ritrasmissione in caso di perdita.
374 Il secondo motivo è più complesso da capire, e necessita di spiegare meglio
375 gli scenari in cui accade che i pacchetti si possono perdere nella rete o
376 restare intrappolati, per poi riemergere.
378 Il caso più comune in cui questo avviene è quello di anomalie
379 nell'instradamento; può accadere cioè che un router smetta di funzionare o che
380 una connessione fra due router si interrompa. In questo caso i protocolli di
381 instradamento dei pacchetti possono impiegare diverso temo (anche dell'ordine
382 dei minuti) prima di trovare e stabilire un percorso alternativo per i
383 pacchetti. Nel frattempo possono accadere casi in cui un router manda i
384 pacchetti verso un'altro e quest'ultimo li rispedisce indietro, o li manda ad
385 un terzo router che li rispedisce al primo, si creano cioè dei circoli (i
386 cosiddetti \textit{routing loop}) in cui restano intrappolati i pacchetti.
388 Se uno di questi pacchetti intrappolati è un segmento di TCP chi l'ha inviato,
389 non ricevendo risposta, provvederà alla ritrasmissione e se nel frattempo sarà
390 stata stabilita una strada alternativa il pacchetto ritrasmesso giungerà a
391 destinazione. Ma se dopo un po' di tempo (che non supera il limite dell'MSL)
392 l'anomalia viene a cessare il circolo di instadamento viene spezzato i
393 pacchetti intrappolati potranno essere inviati alla destinazione finale, con
394 la conseguenza di avere dei pacchetti duplicati; questo è un caso che il TCP
395 deve essere in grado di gestire.
397 Allora per capire la seconda ragione per l'esistenza dello stato
398 \texttt{TIME\_WAIT} si consideri il caso seguente: si supponga di avere una
399 connessione fra l'IP 195.110.112.236 porta 1550 e l'IP 192.84.145.100 porta
400 22, che questa venga chiusa e che poco dopo si ristabilisca la stessa
401 connessione fra gli stessi IP sulle stesse porte (quella che viene detta,
402 essendo gli stessi porte e numeri IP, una nuova \textsl{incarnazione} della
403 connessione precedente); in questo caso ci si potrebbe trovare con dei
404 pacchetti duplicati relativi alla precedente connessione che riappaiono nella
407 Ma fintanto che il socket non è chiuso una nuova incarnazione non può essere
408 creata, per questo un socket TCP resta sempre nello stato \texttt{TIME\_WAIT}
409 per un periodo di 2MSL, in modo da attendere MSL secondi per essere sicuri che
410 tutti i pacchetti duplicati in arrivo siano stati ricevuti (e scartati) o che
411 nel frattempo siano stati eliminati dalla rete, e altri MSL secondi per essere
412 sicuri che lo stesso avvenga le risposte nella direzione opposta.
414 In questo modo il TCP si assicura che quando una viene creata una nuova
415 connessione tutti gli eventuali segmenti residui di una precedente connessione
416 che possono causare disturbi sono stati eliminati dalla rete.
419 \subsection{I numeri di porta}
420 \label{sec:TCPel_port_num}
422 In un ambiente multitasking in un dato momento più processi possono dover
423 usare sia UDP che TCP, e ci devono poter essere più connessioni in
424 contemporanea. Per poter tenere distinte le diverse connessioni entrambi i
425 protocolli usano i \textsl{numeri di porta}, che fanno parte, come si può
426 vedere in \secref{sec:sock_sa_ipv4} e \secref{sec:sock_sa_ipv6} pure delle strutture
427 degli indirizzi del socket.
429 Quando un client contatta un server deve poter identificare con quale dei vari
430 possibili server attivi intende parlare. Sia TCP che UDP definiscono un gruppo
431 di \textsl{porte conosciute} (le cosiddette \textit{well-known port}) che
432 identificano una serie di servizi noti (ad esempio la porta 22 identifica il
433 servizio \texttt{ssh}) effettuati da appositi server che rispondono alle
434 connessioni verso tali porte.
436 D'altra parte un client non ha necessità di usare un numero di porta
437 specifico, per cui in genere vengono usate le cosiddette \textsl{porte
438 effimere} (o \textit{ephemeral ports}) cioè porte a cui non è assegnato
439 nessun servizio noto e che vengono assegnate automaticamente dal kernel alla
440 creazione della connessione. Queste sono dette effimere in quanto vengono
441 usate solo per la durata della connessione, e l'unico requisito che deve
442 essere soddisfatto è che ognuna di esse sia assegnata in maniera univoca.
444 La lista delle porte conosciute è definita dall'RFC1700 che contiene l'elenco
445 delle porte assegnate dalla IANA (\textit{Internet Assigned Number Authority})
446 ma l'elenco viene costantemente aggiornato e pubblicato all'indirizzo
447 \texttt{ftp://ftp.isi.edu/in-notes/iana/assignements/port-numbers}, inoltre il
448 file \texttt{/etc/services} contiene un analogo elenco, con la corrispondenza
449 fra i numeri di porta ed il nome simbolico del servizio. I numeri sono divisi
453 \item \textsl{le porte conosciute}. I numeri da 0 a 1023. Queste sono
454 controllate e assegnate dalla IANA. Se è possibile la stessa porta è
455 assegnata allo stesso servizio sia su UDP che su TCP (ad esempio la porta 22
456 è assegnata a ssh su entrambi i protocolli, anche se viene usata solo dal
459 \item \textsl{le porte registrate}. I numeri da 1024 a 49151. Queste porte non
460 sono controllate dalla IANA, che però registra ed elenca chi usa queste
461 porte come servizio agli utenti. Come per le precedenti si assegna una porta
462 ad un servizio sia per TCP che UDP anche se poi il servizio è implementato
463 solo su TCP. Ad esempio X Window usa le porte TCP e UDP dal 6000 al 6063
464 anche se il protocollo è implementato solo tramite TCP.
466 \item \textsl{le porte private} o \textsl{dinamiche}. I numeri da 49152 a
467 65535. La IANA non dice nulla riguardo a queste porte che pertanto
468 sono i candidati naturali ad essere usate come porte effimere.
471 In realtà rispetto a quanto indicato nell'RFC1700 i vari sistemi hanno fatto
472 scelte diverse per le porte effimere, in particolare in \nfig\ sono riportate
473 quelle di BSD, Solaris e linux. Nel caso di linux poi la scelta fra i due
474 intervali possibili viene fatta dinamicamente a seconda della memoria a
475 disposizione del kernel per gestire le rative tabelle.
480 \caption{Allocazione dei numeri di porta}
481 \label{fig:TCPel_port_alloc}
484 I sistemi unix hanno inoltre il concetto di \textsl{porte riservate} (che
485 corrispondono alle porte con numero minore di 1024 e coincidono quindi con le
486 porte conosciute). La loro caratteristica è che possono essere assegnate a un
487 socket solo da un processo con i privilegi di root, per far si che solo
488 l'amministratore possa allocare queste porte per far partire relativi servizi.
490 Si tenga conto poi che ci sono alcuni client (in particolare \texttt{rsh} e
491 \texttt{rlogin}) che richiedono una connessione su una porta riservata anche
492 dal lato client come parte dell'autenticazione. Questo viene fatto tramite la
493 funzione \texttt{rresvport} assegnando al socket una porta libera
494 nell'intervallo fra 512 e 1023.
496 Data una connessione TCP si suole chiamare \textit{socket pair} la
497 combinazione dei quattro numeri che definiscono i due capi della connessione e
498 cioè l'indirizzo IP locale e la porta TCP locale, e l'indirizzo IP remoto e la
499 porta TCP remota; questa combinazione, che scriveremo usando una notazione del
500 tipo $(195.110.112.152:22, 192.84.146.100:20100)$, identifica univocamente una
501 connessione su internet. Questo concetto viene di solito esteso anche a UDP,
502 benché in questo caso non abbia senso parlare di connessione. L'utilizzo del
503 programma \texttt{netstat} permette di visualizzare queste informazioni nei
504 campi \textit{Local Address} e \textit{Foreing Address}.
507 \subsection{Le porte ed il modello client/server}
508 \label{sec:TCPel_port_cliserv}
510 Per capire meglio l'uso delle porte e come vengono utilizzate quando si ha a
511 che fare con un'applicazione client/server (come quella che scriveremo in
512 \secref{sec:TCPel_echo_example}) esaminaremo cosa accade con le connessioni nel
513 caso di un server TCP che deve gestire connessioni multiple.
515 Se esguiamo un \texttt{netstat} su una macchina di prova (che supponiamo avere
516 indirizzo 195.110.112.152) potremo avere un risultato del tipo:
518 Active Internet connections (servers and established)
519 Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
520 tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN
521 tcp 0 0 0.0.0.0:25 0.0.0.0:* LISTEN
522 tcp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* LISTEN
524 essendo presenti e attivi un server ssh, un server di posta e un DNS per il
527 Questo ci mostra ad esempio che il server ssh ha compiuto un'apertura passiva
528 mettendosi in ascolto sulla porta 22 riservata a questo servizio e che si è
529 posto in ascolto per connessioni provenienti da uno qualunque degli indirizzi
530 associati alle interfaccie locali; la notazione 0.0.0.0 usata da netstat è
531 equivalente all'asterisco utilizzato per il numero di porta ed indica il
532 valore generico, e corrisponde al valore \texttt{INADDR\_ANY} definito in
533 \texttt{arpa/inet.h}.
535 Inoltre la porta e l'indirizzo di ogni eventuale connessione esterna non sono
536 specificati; in questo caso la \textit{socket pair} associata al socket può
537 essere indicata come $(*:22, *.*)$, usando l'asterisco anche per gli indirizzi
538 come carattere di \textit{wildchard}.
540 In genere avendo le macchine associato un solo IP ci si può chiedere che senso
541 abbia l'utilizzo dell'indirizzo generico per l'indirizzo locale, ma esistono
542 anche macchine che hanno più di un indirizzo IP (il cosiddetto
543 \textit{miltihoming}) in questo modo si possono accettare connessioni
544 indirizzate verso uno qualunque di essi. Ma come si può vedere nell'esempio
545 con il DNS in ascolto sulla porta 53 è anche possibile restringere l'accesso
546 solo alle connessioni che provengono da uno specifico indirizzo, cosa che nel
547 caso è fatta accettando solo connessioni che arrivino sull'interfaccia di
550 Una volta che ci si vorrà collegare a questa macchina da un'altra posta
551 all'indirizzo 192.84.146.100 si potrà lanciare un client \texttt{ssh} per
552 creare una connessione verso la precedente, e il kernel associerà al suddetto
553 una porta effimera che per esempio potrà essere la 21100, la connessione
554 allora sarà espressa dalla socket pair $(192.84.146.100:21100,
555 195.110.112.152.22)$.
557 Alla ricezione della richiesta dal client il server creerà un processo figlio
558 per gestire la connessione, se a questo punto eseguiamo nuovamente il
559 programma netstat otterremo come risultato:
561 Active Internet connections (servers and established)
562 Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
563 tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN
564 tcp 0 0 0.0.0.0:25 0.0.0.0:* LISTEN
565 tcp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* LISTEN
566 tcp 0 0 195.110.112.152:22 192.84.146.100:21100 ESTABLISHED
569 Come si può notare il server è ancora in ascolto sulla porta 22, però adesso
570 c'è un nuovo socket (con lo stato \texttt{ESTABLISHED}) che anch'esso utilizza
571 la porta 22, ed ha specificato l'indirizzo locale, questo è il socket con cui
572 il processo figlio gestisce la connessione mentre il padre resta in ascolto
573 sul socket originale.
575 Se a questo punto lanciamo un'altra volta il client ssh per una seconda
576 conessione quello che otterremo usando netstat sarà qualcosa del genere:
578 Active Internet connections (servers and established)
579 Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
580 tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN
581 tcp 0 0 0.0.0.0:25 0.0.0.0:* LISTEN
582 tcp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* LISTEN
583 tcp 0 0 195.110.112.152:22 192.84.146.100:21100 ESTABLISHED
584 tcp 0 0 195.110.112.152:22 192.84.146.100:21101 ESTABLISHED
586 cioè il client effettuerà la connessione usando un'altra porta effimera, con
587 questa sarà aperta la connessione, ed il server creerà un'altro processo
588 figlio sarà creato per gestirla.
590 Tutto ciò mostra come TCP, per poter gestire le connessioni con un server
591 concorrente, non può suddividere i pacchetti solo sulla base della porta di
592 destinazione, ma deve usare tutta l'informazione contenuta nella socket pair,
593 compresa la porta dell'indirizzo remoto. E se andassimo a vedere quali sono i
594 processi a cui fanno riferimento i vari socket vedremmo che i pacchetti che
595 arrivano dalla porta remota 21100 vanno al primo figlio e quelli che arrivano
596 alla porta 21101 al secondo.
599 \section{Le funzioni dei socket TCP}
600 \label{sec:TCPel_functions}
602 In questa sezione descriveremo in dettaglio le varie funzioni necessarie per
603 l'uso dei socket TCP già citate in precedenza (e utilizzate nei due esempi
604 \secref{sec:net_cli_sample} e \secref{sec:net_serv_sample}) con l'eccezione
605 della funzione \texttt{socket} che è già stata esaminata in dettaglio in
606 \secref{sec:sock_socket}.
608 In \nfig\ abbiamo un tipico schema di funzionamento di un'applicazione
609 client-server che usa i socket TCP: prima il server viene avviato ed in
610 seguito il client si connette, in questo caso, a differenza di quanto accadeva
611 con gli esempi elementari del Cap.~\capref{cha:network} si assume che sia il
612 client ad effettuare delle richieste a cui il server risponde, il client
613 notifica poi di avere concluso inviando un end-of-file a cui il server
614 risponderà anche lui chiudendo la connessione per aspettarne una nuova.
619 \caption{Struttura delle funzioni dei socket per una semplice applicazione
620 client/server su TCP.}
621 \label{fig:TCPel_cliserv_func}
624 Useremo questo schema per l'esempio di implementazione del servizio
625 \texttt{echo} che illustreremo in \secref{sec:TCPel_echo_example}.
628 \subsection{La funzione \texttt{bind}}
629 \label{sec:TCPel_func_bind}
632 La funzione \texttt{bind} assegna un indirizzo locale ad un socket, è usata
633 cioè per specificare la prima parte dalla socket pair. Viene usata sul lato
634 server per specificare la porta (e gli eventuali indirizzi locali) su cui poi
635 ci si porrà in ascolto.
637 Il prototipo della funzione è il seguente:
639 \begin{prototype}{sys/socket.h}
640 {int bind(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr, socklen\_t addrlen)}
642 Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata
643 a \texttt{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
644 l'indirizzo (locale) del socket e la dimensione della struttura che lo
645 contiene, secondo quanto già trattato in \secref{sec:sock_sockaddr}.
647 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
648 di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i seguenti
651 \item \texttt{EBADF} Il file descriptor non è valido.
652 \item \texttt{EINVAL} Il socket ha già un indirizzo assegnato.
653 \item \texttt{ENOTSOCK} Il file descriptor non è associato ad un socket.
654 \item \texttt{EACCESS} Si è cercato di usare un indirizzo riservato senza
659 Con il TCP la chiamata \texttt{bind} permette di specificare l'indirizzo, la
660 porta, entrambi o nessuno dei due. In genere i server utilizzano una porta
661 nota che assegnano all'avvio, se questo non viene fatto è il kernel a
662 scegliere una porta effimera quando vengono eseguite la funzioni
663 \texttt{connect} o \texttt{listen}, ma se questo è normale per il client non
664 lo è per il server\footnote{un'eccezione a tutto ciò i server che usano RPC.
665 In questo caso viene fatta assegnare dal kernel una porta effimera che poi
666 viene registrata presso il \textit{portmapper}; quest'ultimo è un altro
667 demone che deve essere contattato dai client per ottenere la porta effimera
668 su cui si trova il server} che in genere viene identificato dalla porta su
671 Con \texttt{bind} si può assegnare un IP specifico ad un socket, purché questo
672 appartenga ad una interfaccia della macchina. Per un client TCP questo
673 diventerà l'indirizzo sorgente usato per i tutti i pacchetti inviati sul
674 socket, mentre per un server TCP questo restringerà l'accesso al socket solo
675 alle connessioni che arrivano verso tale indirizzo.
677 Normalmente un client non specifica mai un indirizzo ad un suo socket, ed il
678 kernel sceglie l'indirizzo di orgine quando viene effettuata la connessione
679 sulla base dell'interfaccia usata per trasmettere i pacchetti, (che dipende
680 dalle regole di instradamento usate per raggiungere il server).
681 Se un server non specifica il suo indirizzo locale il kernel userà come
682 indirizzo di origine l'indirizzo di destinazione specificato dal SYN del
685 Per specificare un indirizzo generico con IPv4 si usa il valore
686 \texttt{INADDR\_ANY}, il cui valore, come visto anche negli esempi precedenti
687 è pari a zero, nell'esempio \figref{fig:net_serv_sample} si è usata
688 un'assegnazione immediata del tipo:
690 serv_add.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* connect from anywhere */
693 Si noti che si è usato \texttt{htonl} per assegnare il valore
694 \texttt{INADDR\_ANY}; benché essendo questo pari a zero il riordinamento sia
695 inutile; ma dato che tutte le constanti \texttt{INADDR\_} sono definite
696 secondo l'ordinamento della macchina è buona norma usare sempre la funzione
699 L'esempio precedete funziona con IPv4 dato che l'indirizzo è rappresentabile
700 anche con un intero a 32 bit; non si può usare lo stesso metodo con IPv6,
701 in cui l'indirizzo è specificato come struttura, perché il linguaggio C non
702 consente l'uso di una struttura costante come operando a destra in una
703 assegnazione. Per questo nell'header \texttt{netinet/in.h} è definita una
704 variabile \texttt{in6addr\_any} (dichiarata come \texttt{extern}, ed
705 inizializzata dal sistema al valore \texttt{IN6ADRR\_ANY\_INIT}) che permette
706 di effettuare una assegnazione del tipo:
708 serv_add.sin6_addr = in6addr_any; /* connect from anywhere */
712 \subsection{La funzione \texttt{connect}}
713 \label{sec:TCPel_func_connect}
715 La funzione \texttt{connect} è usata da un client TCP per stabilire la
716 connessione con un server TCP, il prototipo della funzione è il seguente:
718 \begin{prototype}{sys/socket.h}
719 {int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr, socklen\_t addrlen)}
721 Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata
722 a \texttt{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
723 l'indirizzo e la dimensione della struttura che contiene l'indirizzo del
724 socket, già descritta in \secref{sec:sock_sockaddr}.
726 La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
727 di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i seguenti
730 \item \texttt{EBADF} Il file descriptor non è valido.
731 \item \texttt{EFAULT} L'indirizzo della struttura di indirizzi è al di fuori
732 dello spazio di indirizzi dell'utente.
733 \item \texttt{ENOTSOCK} Il file descriptor non è associato ad un socket.
734 \item \texttt{EISCONN} Il socket è già connesso.
735 \item \texttt{ECONNREFUSED} Non c'è nessuno in ascolto sull'indirizzo remoto.
736 \item \texttt{ETIMEDOUT} Si è avuto timeout durante il tentativo di
738 \item \texttt{ENETUNREACH} La rete non è raggiungibile.
739 \item \texttt{EADDRINUSE} L'indirizzo locale è in uso.
740 \item \texttt{EINPROGRESS} Il socket è non bloccante e la connessione non
741 può essere conclusa immediatamente.
742 \item \texttt{EALREADY} Il socket è non bloccante e un tentativo precedente
743 di connessione non si è ancora concluso.
744 \item \texttt{EAGAIN} Non ci sono più porte locali libere.
745 \item \texttt{EAFNOSUPPORT} L'indirizzo non ha una famiglia di indirizzi
746 corretta nel relativo campo.
747 \item \texttt{EACCESS, EPERM} Si è tentato di eseguire una connessione ad un
748 indirizzo broacast senza che il socket fosse stato abilitato per il
753 La struttura dell'indirizzo deve essere inizializzata con l'indirizzo IP e il
754 numero di porta del server a cui ci si vuole connettere, come mostrato
755 nell'esempio \secref{sec:net_cli_sample} usando le funzioni illustrate in
756 \secref{sec:sock_addr_func}.
758 Nel caso di socket TCP la funzione \texttt{connect} avvia il three way
759 handshake, e ritorna solo quando la connessione è stabilita o si è verificato
760 un errore. Le possibili cause di errore sono molteplici (ed i relativi codici
761 riportati sopra), quelle che però dipendono dalla situazione della rete e non
762 da errori o problemi nella chiamata della funzione sono le seguenti:
765 \item Il client non riceve risposta al SYN: l'errore restituito è
766 \texttt{ETIMEDOUT}. Stevens riporta che BSD invia un primo SYN alla chiamata
767 di \texttt{connect}, un'altro dopo 6 secondi, un terzo dopo 24 secondi, se
768 dopo 75 secondi non ha ricevuto risposta viene ritornato l'errore. Linux
769 invece ripete l'emissione del SYN ad intervalli di 30 secondi per un numero
770 di volte che può essere stabilito dall'utente sia con una opportuna
771 \texttt{sysctl} che attraverso il filesystem \texttt{/proc} scrivendo il
772 valore voluto in \texttt{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syn\_retries}. Il valore di
773 default per la ripetizione dell'invio è di 5 volte, che comporta un timeout
774 dopo circa 180 secondi.
776 % Le informazioni su tutte le opzioni settabili via /proc stanno in
777 % linux/Documentation/networking/ip-sysctl.txt
779 \item Il client riceve come risposta al SYN un RST significa che non c'è
780 nessun programma in ascolto per la connessione sulla porta specificata (il
781 che vuol dire probablmente che o si è sbagliato il numero della porta o che
782 non è stato avviato il server), questo è un errore fatale e la funzione
783 ritorna non appena il RST viene ricevuto riportando un errore
784 \texttt{ECONNREFUSED}.
786 Il flag RST sta per \textit{reset} ed è un segmento inviato direttamente
787 dal TCP quando qualcosa non va. Tre condizioni che generano un RST sono:
788 quando arriva un SYN per una porta che non ha nessun server in ascolto,
789 quando il TCP abortisce una connessione in corso, quandi TCP riceve un
790 segmento per una connessione che non esiste.
792 \item Il SYN del client provoca l'emissione di un messaggio ICMP di
793 destinazione non raggiungibile. In questo caso dato che il messaggio può
794 essere dovuto ad una condizione transitoria si ripete l'emmissione dei SYN
795 come nel caso precedente, fino al timeout, e solo allora si restituisce il
796 codice di errore dovuto al messaggio ICMP, che da luogo ad un
797 \texttt{ENETUNREACH}.
801 Se si fa riferimento al diagramma degli stati del TCP riportato in
802 \figref{fig:appB:tcp_state_diag} la funzione \texttt{connect} porta un socket
803 dallo stato \texttt{CLOSED} (lo stato iniziale in cui si trova un socket
804 appena creato) prima allo stato \texttt{SYN\_SENT} e poi, al ricevimento del
805 ACK, nello stato \texttt{ESTABLISHED}. Se invece la connessione fallisce il
806 socket non è più utilizzabile e deve essere chiuso.
808 Si noti infine che con la funzione \texttt{connect} si è specificato solo
809 indirizzo e porta del server, quindi solo una metà della socket pair; essendo
810 questa funzione usata nei client l'altra metà contentente indirizzo e porta
811 locale viene lasciata all'assegnazione automatica del kernel, e non è
812 necessario effettuare una \texttt{bind}.
815 \subsection{La funzione \texttt{listen}}
816 \label{sec:TCPel_func_listen}
818 La funzione \texttt{listen} è usata per usare un socket in modalità passiva,
819 cioè, come dice il nome, per metterlo in ascolto di eventuali connessioni; in
820 sostanza l'effetto della funzione è di portare il socket dallo stato
821 \texttt{CLOSED} a quello \texttt{LISTEN}. In genere si chiama la funzione in
822 un server dopo le chiamate a \texttt{socket} e \texttt{bind} e prima della
823 chiamata ad \texttt{accept}. Il prototipo della funzione come definito dalla
826 \begin{prototype}{sys/socket.h}{int listen(int sockfd, int backlog)}
828 La funzione pone il socket specificato da \texttt{sockfd} in modalità
829 passiva e predispone una coda per le connessioni in arrivo di lunghezza pari
830 a \texttt{backlog}. La funzione si può applicare solo a socket di tipo
831 \texttt{SOCK\_STREAM} o \texttt{SOCK\_SEQPACKET}.
833 La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di errore. I
834 codici di errore restituiti in \texttt{errno} sono i seguenti:
836 \item \texttt{EBADF} L'argomento \texttt{sockfd} non è un file descriptor
838 \item \texttt{ENOTSOCK} L'argomento \texttt{sockfd} non è un socket.
839 \item \texttt{EOPNOTSUPP} Il socket è di un tipo che non supporta questa
845 Il parametro \texttt{backlog} indica il numero massimo di connessioni pendenti
846 accettate; se esso viene ecceduto il client riceverà una errore di tipo
847 \texttt{ECONNREFUSED}, o se il protocollo, come nel caso del TCP, supporta la
848 ritrasmissione, la richiesta sarà ignorata in modo che la connessione possa
851 Per capire meglio il significato di tutto ciò occorre approfondire la modalità
852 con cui il kernel tratta le connessioni in arrivo. Per ogni socket in ascolto
853 infatti vengono mantenute due code:
855 \item Una coda delle connessioni incomplete (\textit{incomplete connection
856 queue} che contiene una entrata per ciascun SYN arrivato per il quale si
857 sta attendendo la conclusione del three-way handshake. Questi socket sono
858 tutti nello stato \texttt{SYN\_RECV}.
859 \item Una coda delle connessioni complete (\textit{complete connection queue}
860 che contiene una entrata per ciascuna connessione per le quali il three-way
861 handshake è stato completato ma ancora \texttt{accept} non è ritornata.
864 Lo schema di funzionamento è descritto in \nfig, quando arriva un SYN da un
865 client il server crea una nuova entrata nella coda delle connessioni
866 incomplete, e poi risponde con il SYN$+$ACK. La entrata resterà nella coda
867 delle connessioni incomplete fino al ricevimento dell'ACK dal client o fino ad
868 un timeout. Nel caso di completamento del three-way handshake l'entrata viene
869 sostata nella coda delle connessioni complete. Quando il processo chiama la
870 funzione \texttt{accept} (vedi \secref{sec:TCPel_func_accept}) la prima
871 entrata nella coda delle connessioni complete è passata al programma, o, se la
872 coda è vuota, il processo viene posto in attesa e risvegliato all'arrivo della
873 prima connessione completa.
875 Storicamente il valore del parametro \texttt{backlog} era corrispondente al
876 massimo valore della somma del numero di entrate possibili per ciascuna di
877 dette code. Stevens riporta che BSD ha sempre applicato un fattore di 1.5 al
878 valore, e provvede una tabella con i risultati ottenuti con vari kernel,
879 compreso linux 2.0, che mostrano le differenze fra diverse implementazioni.
881 Ma in linux il significato di questo valore è cambiato a partire dal kernel
882 2.2 per prevenire l'attacco chiamato \texttt{syn flood}. Questo si basa
883 sull'emissione da parte dell'attaccante di un grande numero di pacchetti SYN
884 indirizzati verso una porta forgiati con indirizzo IP fasullo \footnote{con la
885 tecnica che viene detta \textit{ip spoofing}} così che i SYN$+$ACK vanno
886 perduti la coda delle connessioni incomplete viene saturata, impedendo di
887 fatto le connessioni.
889 Per ovviare a questo il significato del \texttt{backlog} è stato cambiato a
890 significare la lunghezza della coda delle connessioni complete. La lunghezza
891 della coda delle connessioni incomplete può essere ancora controllata usando
892 la \texttt{sysctl} o scrivendola direttamente in
893 \texttt{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog}. Quando si attiva la
894 protezione dei syncookies però (con l'opzione da compilare nel kernel e da
895 attivare usando \texttt{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syncookies}) questo valore
896 viene ignorato e non esiste più un valore massimo.
898 La scelta storica per il valore di questo parametro è di 5, e alcuni vecchi
899 kernel non supportavano neanche valori superiori, ma la situazione corrente è
900 molto cambiata dagli anni '80 e con server web che possono sopportare diversi
901 milioni di connessioni al giorno un tale valore non è più adeguato. Non esiste
902 comunque una risposta univoca per la scelta del valore, per questo non
903 conviene specificare questo valore con una costante (il cui cambiamento
904 richiederebbe la ricompilazione del server) ma usare piuttosto una variabile
905 di ambiente (vedi \secref{sec:xxx_env_var}). Lo Stevens tratta accuratamente
906 questo argomento, con esempi presi da casi reali su web server, ed in
907 particolare evidenzia come non sia più vero che la ragione della coda è quella
908 di gestire il caso in cui il server è occupato fra chiamate successive alla
909 \texttt{accept} (per cui la coda più occupata sarebbe quella delle connessioni
910 compeltate), ma è invece necessaria a gestire la presenza di un gran numero di
911 SYN in attesa di completare il three-way handshake.
913 Come accennato nel caso del TCP se un SYN arriva con tutte le code piene, il
914 pacchetto sarà ignorato. Questo viene fatto perché la condizione delle code
915 piene è transitoria, e se il client ristrasmette il SYN è probabile che
916 passato un po' di tempo possa trovare lo spazio per una nuova connessione. Se
917 invece si rispondesse con un RST la \texttt{connect} del client ritornerebbe
918 con una condizione di errore, mentre questo è il tipico caso in cui è si può
919 lasciare la gestione della connessione alla ritrasmissione prevista dal
924 \subsection{La funzione \texttt{accept}}
925 \label{sec:TCPel_func_accept}
929 \begin{prototype}{sys/socket.h}{int listen(int sockfd, struct sockaddr *addr,
930 socklen_t *addrlen); }
932 La funzione restituisce 0 in caso di successo e ... . I
933 codici di errore restituiti in \texttt{errno} sono i seguenti:
935 \item \texttt{EBADF} L'argomento \texttt{sockfd} non è un file descriptor
937 \item \texttt{ENOTSOCK} L'argomento \texttt{sockfd} non è un socket.
938 \item \texttt{EOPNOTSUPP} Il socket è di un tipo che non supporta questa
941 \item \texttt{EAGAIN} or \item \texttt{EWOULDBLOCK} Il socket è stato
942 settato come non bloccante, e non ci sono connessioni in attesa di essere
945 \item \texttt{EFAULT} The addr parameter is not in a writable part of the
948 \item \texttt{EPERM} Firewall rules forbid connection.
950 \item \texttt{ENOBUFS, ENOMEM} Not enough free memory. This often means
951 that the memory allocation is limited by the socket buffer limits, not by
956 \section{Una semplice implementazione del servizio \texttt{echo} su TCP}
957 \label{sec:TCPel_echo_example}