socket.tex

   1 %% socket.tex
   2 %%
   3 %% Copyright (C) 2000-2005 Simone Piccardi.  Permission is granted to
   4 %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
   5 %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
   6 %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
   7 %% with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover Texts.  A copy of the
   8 %% license is included in the section entitled "GNU Free Documentation
   9 %% License".
  10 %%
  11 \chapter{Introduzione ai socket}
  12 \label{cha:socket_intro}
  13
  14 In questo capitolo inizieremo a spiegare le caratteristiche salienti della
  15 principale interfaccia per la programmazione di rete, quella dei
  16 \textit{socket}, che, pur essendo nata in ambiente Unix, è usata ormai da
  17 tutti i sistemi operativi.
  18
  19 Dopo una breve panoramica sulle caratteristiche di questa interfaccia vedremo
  20 come creare un socket e come collegarlo allo specifico protocollo di rete che
  21 si utilizzerà per la comunicazione. Per evitare un'introduzione puramente
  22 teorica concluderemo il capitolo con un primo esempio di applicazione.
  23
  24 \section{Una panoramica}
  25 \label{sec:sock_overview}
  26
  27 Iniziamo con una descrizione essenziale di cosa sono i \textit{socket} e di
  28 quali sono i concetti fondamentali da tenere presente quando si ha a che fare
  29 con essi.
  30 \index{socket|(}
  31
  32
  33 \subsection{I \textit{socket}}
  34 \label{sec:sock_socket_def}
  35
  36 I \textit{socket}\footnote{una traduzione letterale potrebbe essere
  37   \textsl{presa}, ma essendo universalmente noti come \textit{socket}
  38   utilizzeremo sempre la parola inglese.} sono uno dei principali meccanismi
  39 di comunicazione utilizzato in ambito Unix, e li abbiamo brevemente incontrati
  40 in sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}, fra i vari meccanismi di intercominazione
  41 fra processi. Un socket costituisce in sostanza un canale di comunicazione fra
  42 due processi su cui si possono leggere e scrivere dati analogo a quello di una
  43 pipe (vedi sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) ma, a differenza di questa e degli altri
  44 meccanismi esaminati nel capitolo cap.~\ref{cha:IPC}, i socket non sono
  45 limitati alla comunicazione fra processi che girano sulla stessa macchina, ma
  46 possono realizzare la comunicazione anche attraverso la rete.
  47
  48 Quella dei socket costituisce infatti la principale interfaccia usata nella
  49 programmazione di rete.  La loro origine risale al 1983, quando furono
  50 introdotti in BSD 4.2; l'interfaccia è rimasta sostanzialmente la stessa, con
  51 piccole modifiche, negli anni successivi. Benché siano state sviluppate
  52 interfacce alternative, originate dai sistemi SVr4 come la XTI (\textit{X/Open
  53   Transport Interface}) nessuna ha mai raggiunto la diffusione e la popolarità
  54 di quella dei socket (né tantomeno la stessa usabilità e flessibilità).
  55
  56 La flessibilità e la genericità dell'interfaccia inoltre consente di
  57 utilizzare i socket con i più disparati meccanismi di comunicazione, e non
  58 solo con l'insieme dei protocolli TCP/IP, anche se questa sarà comunque quella
  59 di cui tratteremo in maniera più estesa.
  60
  61
  62 \subsection{Concetti base}
  63 \label{sec:sock_gen}
  64
  65 Per capire il funzionamento dei socket occorre avere presente il funzionamento
  66 dei protocolli di rete (vedi cap.~\ref{cha:network}), ma l'interfaccia è del
  67 tutto generale e benché le problematiche (e quindi le modalità di risolvere i
  68 problemi) siano diverse a seconda del tipo di protocollo di comunicazione
  69 usato, le funzioni da usare restano le stesse.
  70
  71 Per questo motivo una semplice descrizione dell'interfaccia è assolutamente
  72 inutile, in quanto il comportamento di quest'ultima e le problematiche da
  73 affrontare cambiano radicalmente a seconda dello \textsl{stile} di
  74 comunicazione usato.  La scelta di questo stile va infatti ad incidere sulla
  75 semantica che verrà utilizzata a livello utente per gestire la comunicazione
  76 (su come inviare e ricevere i dati) e sul comportamento effettivo delle
  77 funzioni utilizzate.
  78
  79 La scelta di uno stile dipende sia dai meccanismi disponibili, sia dal tipo di
  80 comunicazione che si vuole effettuare. Ad esempio alcuni stili di
  81 comunicazione considerano i dati come una sequenza continua di byte, in quello
  82 che viene chiamato un \textsl{flusso} (in inglese \textit{stream}), mentre
  83 altri invece li raggruppano in \textsl{pacchetti} (in inglese
  84 \textit{datagram}) che vengono inviati in blocchi separati.
  85
  86 Un'altro esempio di stile concerne la possibilità che la comunicazione possa o
  87 meno perdere dati, possa o meno non rispettare l'ordine in cui essi non sono
  88 inviati, o inviare dei pacchetti più volte (come nel caso di TCP e UDP).
  89
  90 Un terzo esempio di stile di comunicazione concerne le modalità in cui essa
  91 avviene, in certi casi essa può essere condotta con una connessione diretta
  92 con un solo corrispondente, come per una telefonata; altri casi possono
  93 prevedere una comunicazione come per lettera, in cui si scrive l'indirizzo su
  94 ogni pacchetto, altri ancora una comunicazione \textit{broadcast} come per la
  95 radio, in cui i pacchetti vengono emessi su appositi ``\textsl{canali}'' dove
  96 chiunque si collega possa riceverli.
  97
  98 É chiaro che ciascuno di questi stili comporta una modalità diversa di gestire
  99 la comunicazione, ad esempio se è inaffidabile occorrerà essere in grado di
 100 gestire la perdita o il rimescolamento dei dati, se è a pacchetti questi
 101 dovranno essere opportunamente trattati, ecc.
 102
 103
 104 \section{La creazione di un \textit{socket}}
 105 \label{sec:sock_creation}
 106
 107 Come accennato l'interfaccia dei socket è estremamente flessibile e permette
 108 di interagire con protocolli di comunicazione anche molto diversi fra di loro;
 109 in questa sezione vedremo come è possibile creare un socket e come specificare
 110 il tipo di comunicazione che esso deve utilizzare.
 111
 112 \subsection{La funzione \func{socket}}
 113 \label{sec:sock_socket}
 114
 115 La creazione di un socket avviene attraverso l'uso della funzione
 116 \funcd{socket}; essa restituisce un \textit{file descriptor}\footnote{del
 117   tutto analogo a quelli che si ottengono per i file di dati e le pipe,
 118   descritti in sez.~\ref{sec:file_fd}.} che serve come riferimento al socket;
 119 il suo prototipo è:
 120 \begin{prototype}{sys/socket.h}{int socket(int domain, int type, int protocol)}
 121
 122   Apre un socket.
 123
 124   \bodydesc{La funzione restituisce un intero positivo in caso di successo, e
 125     -1 in caso di fallimento, nel qual caso la variabile \var{errno} assumerà
 126   i valori:
 127   \begin{errlist}
 128   \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] Il tipo di socket o il protocollo scelto non
 129     sono supportati nel dominio.
 130   \item[\errcode{ENFILE}] Il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
 131     nuova struttura per il socket.
 132   \item[\errcode{EMFILE}] Si è ecceduta la tabella dei file.
 133   \item[\errcode{EACCES}] Non si hanno privilegi per creare un socket nel
 134     dominio o con il protocollo specificato.
 135   \item[\errcode{EINVAL}] Protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
 136   \item[\errcode{ENOBUFS}] Non c'è sufficiente memoria per creare il socket
 137     (può essere anche \errval{ENOMEM}).
 138   \end{errlist}
 139   inoltre, a seconda del protocollo usato, potranno essere generati altri
 140   errori, che sono riportati nelle relative pagine di manuale.}
 141 \end{prototype}
 142
 143 La funzione ha tre argomenti, \param{domain} specifica il dominio del socket
 144 (definisce cioè, come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_domain}, la famiglia di
 145 protocolli usata), \param{type} specifica il tipo di socket (definisce cioè,
 146 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_type}, lo stile di comunicazione) e
 147 \param{protocol} il protocollo; in genere quest'ultimo è indicato
 148 implicitamente dal tipo di socket, per cui di norma questo valore viene messo
 149 a zero (con l'eccezione dei \textit{raw socket}).
 150
 151 Si noti che la creazione del socket si limita ad allocare le opportune
 152 strutture nel kernel (sostanzialmente una voce nella \textit{file table}) e
 153 non comporta nulla riguardo all'indicazione degli indirizzi remoti o locali
 154 attraverso i quali si vuole effettuare la comunicazione.
 155
 156 \subsection{Il dominio, o \textit{protocol family}}
 157 \label{sec:sock_domain}
 158
 159 Dati i tanti e diversi protocolli di comunicazione disponibili, esistono vari
 160 tipi di socket, che vengono classificati raggruppandoli in quelli che si
 161 chiamano \textsl{domini}.  La scelta di un dominio equivale in sostanza alla
 162 scelta di una famiglia di protocolli, e viene effettuata attraverso
 163 l'argomento \param{domain} della funzione \func{socket}. Ciascun dominio ha un
 164 suo nome simbolico che convenzionalmente inizia con una costante che inizia
 165 per \texttt{PF\_}, iniziali di \textit{protocol family}, un altro nome con cui
 166 si indicano i domini.
 167
 168 A ciascun tipo di dominio corrisponde un analogo nome simbolico, anch'esso
 169 associato ad una costante, che inizia invece per \texttt{AF\_} (da
 170 \textit{address family}) che identifica il formato degli indirizzi usati in
 171 quel dominio. Le pagine di manuale di Linux si riferiscono a questi indirizzi
 172 anche come \textit{name space},\footnote{nome che invece il manuale delle
 173   \acr{glibc} riserva a quello che noi abbiamo chiamato domini.} dato che
 174 identificano il formato degli indirizzi usati in quel dominio per identificare
 175 i capi della comunicazione.
 176
 177 \begin{table}[htb]
 178   \footnotesize
 179   \centering
 180   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|l|}
 181        \hline
 182        \textbf{Nome}&\textbf{Valore}&\textbf{Utilizzo}&\textbf{Man page} \\
 183        \hline
 184        \hline
 185        \const{PF\_UNSPEC}   & 0& Non specificato               &            \\
 186        \const{PF\_LOCAL}    & 1& Local communication           & unix(7)    \\
 187        \const{PF\_UNIX}, \const{PF\_FILE}&1&                   &            \\
 188        \const{PF\_INET}     & 2& IPv4 Internet protocols       & ip(7)      \\
 189        \const{PF\_AX25}     & 3& Amateur radio AX.25 protocol  &            \\
 190        \const{PF\_IPX}      & 4& IPX - Novell protocols        &            \\
 191        \const{PF\_APPLETALK}& 5& Appletalk                     & ddp(7)     \\
 192        \const{PF\_NETROM}   & 6& Amateur radio NetROM          &            \\
 193        \const{PF\_BRIDGE}   & 7& Multiprotocol bridge          &            \\
 194        \const{PF\_ATMPVC}   & 8& Access to raw ATM PVCs        &            \\
 195        \const{PF\_X25}      & 9& ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol& x25(7)     \\
 196        \const{PF\_INET6}    &10& IPv6 Internet protocols       & ipv6(7)    \\
 197        \const{PF\_ROSE}     &11& Amateur Radio X.25 PLP        &            \\
 198        \const{PF\_DECnet}   &12& Reserved for DECnet project   &            \\
 199        \const{PF\_NETBEUI}  &13& Reserved for 802.2LLC project &            \\
 200        \const{PF\_SECURITY} &14& Security callback pseudo AF   &            \\
 201        \const{PF\_KEY}      &15& PF\_KEY key management API    &            \\
 202        \const{PF\_NETLINK}  &16& Kernel user interface device  & netlink(7) \\
 203        \const{PF\_PACKET}   &17& Low level packet interface    & packet(7)  \\
 204        \const{PF\_ASH}      &18& Ash                           &    \\
 205        \const{PF\_ECONET}   &19& Acorn Econet                  &    \\
 206        \const{PF\_ATMSVC}   &20& ATM SVCs                      &    \\
 207        \const{PF\_SNA}      &22& Linux SNA Project             &    \\
 208        \const{PF\_IRDA}     &23& IRDA sockets                  &    \\
 209        \const{PF\_PPPOX}    &24& PPPoX sockets                 &    \\
 210        \const{PF\_WANPIPE}  &25& Wanpipe API sockets           &    \\
 211        \const{PF\_BLUETOOTH}&31& Bluetooth sockets             &    \\
 212        \hline
 213   \end{tabular}
 214   \caption{Famiglie di protocolli definiti in Linux.}
 215   \label{tab:net_pf_names}
 216 \end{table}
 217
 218 L'idea alla base della distinzione fra questi due insiemi di costanti era che
 219 una famiglia di protocolli potesse supportare vari tipi di indirizzi, per cui
 220 il prefisso \texttt{PF\_} si sarebbe dovuto usare nella creazione dei socket e
 221 il prefisso \texttt{AF\_} in quello delle strutture degli indirizzi; questo è
 222 quanto specificato anche dallo standard POSIX.1g, ma non esistono a tuttora
 223 famiglie di protocolli che supportino diverse strutture di indirizzi, per cui
 224 nella pratica questi due nomi sono equivalenti e corrispondono agli stessi
 225 valori numerici.\footnote{in Linux, come si può verificare andando a guardare
 226   il contenuto di \file{bits/socket.h}, le costanti sono esattamente le stesse
 227   e ciascuna \texttt{AF\_} è definita alla corrispondente \texttt{PF\_} e con
 228   lo stesso nome.}
 229
 230 I domini (e i relativi nomi simbolici), così come i nomi delle famiglie di
 231 indirizzi, sono definiti dall'header \texttt{socket.h}. Un elenco delle
 232 famiglie di protocolli disponibili in Linux è riportato in
 233 tab.~\ref{tab:net_pf_names}.\footnote{l'elenco indica tutti i protocolli
 234   definiti; fra questi però saranno utilizzabili solo quelli per i quali si è
 235   compilato il supporto nel kernel (o si sono caricati gli opportuni moduli),
 236   viene definita anche una costante \const{PF\_MAX} che indica il valore
 237   massimo associabile ad un dominio (nel caso il suo valore 32).}
 238
 239 Si tenga presente che non tutte le famiglie di protocolli sono utilizzabili
 240 dall'utente generico, ad esempio in generale tutti i socket di tipo
 241 \const{SOCK\_RAW} possono essere creati solo da processi che hanno i privilegi
 242 di amministratore (cioè con user-ID effettivo uguale a zero) o dotati della
 243 \itindex{capabilities}\textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
 244
 245
 246 \subsection{Il tipo, o stile}
 247 \label{sec:sock_type}
 248
 249 La scelta di un dominio non comporta però la scelta dello stile di
 250 comunicazione, questo infatti viene a dipendere dal protocollo che si andrà ad
 251 utilizzare fra quelli disponibili nella famiglia scelta. L'interfaccia dei
 252 socket permette di scegliere lo stile di comunicazione indicando il tipo di
 253 socket con l'argomento \param{type} di \func{socket}. Linux mette a
 254 disposizione vari tipi di socket (che corrispondono a quelli che il manuale
 255 della \acr{glibc} \cite{glibc} chiama \textit{styles}) identificati dalle
 256 seguenti costanti:
 257
 258 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.9cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
 259 \item[\const{SOCK\_STREAM}] Provvede un canale di trasmissione dati
 260   bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
 261   altro socket. I dati vengono ricevuti e trasmessi come un flusso continuo di
 262   byte (da cui il nome \textit{stream}).
 263 \item[\const{SOCK\_DGRAM}] Viene usato per trasmettere pacchetti di dati
 264   (\textit{datagram}) di lunghezza massima prefissata, indirizzati
 265   singolarmente. Non esiste una connessione e la trasmissione è effettuata in
 266   maniera non affidabile.
 267 \item[\const{SOCK\_SEQPACKET}] Provvede un canale di trasmissione di dati
 268   bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
 269   altro socket. I dati possono vengono trasmessi per pacchetti di dimensione
 270   massima fissata, ed devono essere letti integralmente da ciascuna
 271   chiamata a \func{read}.
 272 \item[\const{SOCK\_RAW}] Provvede l'accesso a basso livello ai protocolli di
 273   rete e alle varie interfacce. I normali programmi di comunicazione non
 274   devono usarlo, è riservato all'uso di sistema.
 275 \item[\const{SOCK\_RDM}] Provvede un canale di trasmissione di dati
 276   affidabile, ma in cui non è garantito l'ordine di arrivo dei pacchetti.
 277 \item[\const{SOCK\_PACKET}] Obsoleto, non deve essere usato.
 278 \end{basedescript}
 279
 280 Si tenga presente che non tutte le combinazioni fra una famiglia di protocolli
 281 e un tipo di socket sono valide, in quanto non è detto che in una famiglia
 282 esista un protocollo per ciascuno dei diversi stili di comunicazione appena
 283 elencati.
 284
 285 \begin{table}[htb]
 286   \footnotesize
 287   \centering
 288   \begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}
 289     \hline
 290     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Famiglia}}&
 291     \multicolumn{5}{|c|}{\textbf{Tipo}}\\
 292     \hline
 293     \hline
 294     &\const{SOCK\_STREAM} &\const{SOCK\_DGRAM}     &\const{SOCK\_RAW}&
 295       \const{SOCK\_PACKET}&\const{SOCK\_SEQPACKET} \\
 296      \hline
 297     \const{PF\_UNIX}      &  si & si  &      &     &     \\
 298      \hline
 299     \const{PF\_INET}      & TCP & UDP & IPv4 &     &     \\
 300      \hline
 301     \const{PF\_INET6}     & TCP & UDP & IPv6 &     &     \\
 302      \hline
 303     \const{PF\_IPX}       &     &     &      &     &     \\
 304      \hline
 305     \const{PF\_NETLINK}   &     &  si &  si  &     &     \\
 306      \hline
 307     \const{PF\_X25}       &     &     &      &     &  si \\
 308      \hline
 309     \const{PF\_AX25}      &     &     &      &     &     \\
 310      \hline
 311     \const{PF\_ATMPVC}    &     &     &      &     &     \\
 312      \hline
 313     \const{PF\_APPLETALK} &     & si  &  si  &     &     \\
 314      \hline
 315     \const{PF\_PACKET}    &     & si  & si   &     &     \\
 316      \hline
 317   \end{tabular}
 318   \caption{Combinazioni valide di dominio e tipo di protocollo per la
 319     funzione \func{socket}.}
 320   \label{tab:sock_sock_valid_combinations}
 321 \end{table}
 322
 323 In tab.~\ref{tab:sock_sock_valid_combinations} sono mostrate le combinazioni
 324 valide possibili per le principali famiglie di protocolli. Per ogni
 325 combinazione valida si è indicato il tipo di protocollo, o la parola
 326 \textsl{si} qualora non il protocollo non abbia un nome definito, mentre si
 327 sono lasciate vuote le caselle per le combinazioni non supportate.
 328
 329
 330 \section{Le strutture degli indirizzi dei socket}
 331 \label{sec:sock_sockaddr}
 332
 333 Come si è visto nella creazione di un socket non si specifica nulla oltre al
 334 tipo di famiglia di protocolli che si vuole utilizzare, in particolare nessun
 335 indirizzo che identifichi i due capi della comunicazione. La funzione infatti
 336 si limita ad allocare nel kernel quanto necessario per poter poi realizzare la
 337 comunicazione.
 338
 339 Gli indirizzi infatti vengono specificati attraverso apposite strutture che
 340 vengono utilizzate dalle altre funzioni della interfaccia dei socket, quando
 341 la comunicazione viene effettivamente realizzata.  Ogni famiglia di protocolli
 342 ha ovviamente una sua forma di indirizzamento e in corrispondenza a questa una
 343 sua peculiare struttura degli indirizzi. I nomi di tutte queste strutture
 344 iniziano per \var{sockaddr\_}; quelli propri di ciascuna famiglia vengono
 345 identificati dal suffisso finale, aggiunto al nome precedente.
 346
 347
 348 \subsection{La struttura generica}
 349 \label{sec:sock_sa_gen}
 350
 351 Le strutture degli indirizzi vengono sempre passate alle varie funzioni
 352 attraverso puntatori (cioè \textit{by reference}), ma le funzioni devono poter
 353 maneggiare puntatori a strutture relative a tutti gli indirizzi possibili
 354 nelle varie famiglie di protocolli; questo pone il problema di come passare
 355 questi puntatori, il C moderno risolve questo problema coi i puntatori
 356 generici (i \ctyp{void *}), ma l'interfaccia dei socket è antecedente alla
 357 definizione dello standard ANSI C, e per questo nel 1982 fu scelto di definire
 358 una struttura generica per gli indirizzi dei socket, \struct{sockaddr}, che si
 359 è riportata in fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}.
 360
 361 \begin{figure}[!htb]
 362   \footnotesize \centering
 363   \begin{minipage}[c]{15cm}
 364     \includestruct{listati/sockaddr.h}
 365   \end{minipage}
 366   \caption{La struttura generica degli indirizzi dei socket
 367     \structd{sockaddr}.}
 368   \label{fig:sock_sa_gen_struct}
 369 \end{figure}
 370
 371 Tutte le funzioni dei socket che usano gli indirizzi sono definite usando nel
 372 prototipo un puntatore a questa struttura; per questo motivo quando si
 373 invocano dette funzioni passando l'indirizzo di un protocollo specifico
 374 occorrerà eseguire una conversione del relativo puntatore.
 375
 376 I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
 377 POSIX.1g e li abbiamo riassunti in tab.~\ref{tab:sock_data_types} con i
 378 rispettivi file di include in cui sono definiti; la struttura è invece
 379 definita nell'include file \file{sys/socket.h}.
 380
 381 \begin{table}[!htb]
 382   \centering
 383   \footnotesize
 384   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 385     \hline
 386     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Tipo}}&
 387     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Descrizione}}&
 388     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Header}} \\
 389     \hline
 390     \hline
 391     \type{int8\_t}   & intero a 8 bit con segno   & \file{sys/types.h}\\
 392     \type{uint8\_t}  & intero a 8 bit senza segno & \file{sys/types.h}\\
 393     \type{int16\_t}  & intero a 16 bit con segno  & \file{sys/types.h}\\
 394     \type{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
 395     \type{int32\_t}  & intero a 32 bit con segno  & \file{sys/types.h}\\
 396     \type{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
 397     \hline
 398     \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi& \file{sys/socket.h}\\
 399     \type{socklen\_t} & lunghezza (\type{uint32\_t}) dell'indirizzo di
 400     un socket& \file{sys/socket.h}\\
 401     \hline
 402     \type{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\type{uint32\_t}) &
 403     \file{netinet/in.h}\\
 404     \type{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\type{uint16\_t})&
 405     \file{netinet/in.h}\\
 406     \hline
 407   \end{tabular}
 408   \caption{Tipi di dati usati nelle strutture degli indirizzi, secondo quanto
 409     stabilito dallo standard POSIX.1g.}
 410   \label{tab:sock_data_types}
 411 \end{table}
 412
 413 In alcuni sistemi la struttura è leggermente diversa e prevede un primo membro
 414 aggiuntivo \code{uint8\_t sin\_len} (come riportato da R. Stevens in
 415 \cite{UNP1}). Questo campo non verrebbe usato direttamente dal programmatore e
 416 non è richiesto dallo standard POSIX.1g, in Linux pertanto non esiste. Il
 417 campo \type{sa\_family\_t} era storicamente un \ctyp{unsigned short}.
 418
 419 Dal punto di vista del programmatore l'unico uso di questa struttura è quello
 420 di fare da riferimento per il casting, per il kernel le cose sono un po'
 421 diverse, in quanto esso usa il puntatore per recuperare il campo
 422 \var{sa\_family}, comune a tutte le famiglie, con cui determinare il tipo di
 423 indirizzo; per questo motivo, anche se l'uso di un puntatore \ctyp{void *}
 424 sarebbe più immediato per l'utente (che non dovrebbe più eseguire il casting),
 425 è stato mantenuto l'uso di questa struttura.
 426
 427
 428 \subsection{La struttura degli indirizzi IPv4}
 429 \label{sec:sock_sa_ipv4}
 430
 431 I socket di tipo \const{PF\_INET} vengono usati per la comunicazione
 432 attraverso internet; la struttura per gli indirizzi per un socket internet (se
 433 si usa IPv4) è definita come \struct{sockaddr\_in} nell'header file
 434 \file{netinet/in.h} ed ha la forma mostrata in
 435 fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
 436
 437 \begin{figure}[!htb]
 438   \footnotesize\centering
 439   \begin{minipage}[c]{15cm}
 440     \includestruct{listati/sockaddr_in.h}
 441   \end{minipage}
 442   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in} degli indirizzi dei socket
 443     internet (IPv4) e la struttura \structd{in\_addr} degli indirizzi IPv4.}
 444   \label{fig:sock_sa_ipv4_struct}
 445 \end{figure}
 446
 447 L'indirizzo di un socket internet (secondo IPv4) comprende l'indirizzo
 448 internet di un'interfaccia più un \textsl{numero di porta} (affronteremo in
 449 dettaglio il significato di questi numeri in sez.~\ref{sec:TCP_port_num}).  Il
 450 protocollo IP non prevede numeri di porta, che sono utilizzati solo dai
 451 protocolli di livello superiore come TCP e UDP. Questa struttura però viene
 452 usata anche per i socket RAW che accedono direttamente al livello di IP, nel
 453 qual caso il numero della porta viene impostato al numero di protocollo.
 454
 455 Il membro \var{sin\_family} deve essere sempre impostato a \const{AF\_INET},
 456 altrimenti si avrà un errore di \errcode{EINVAL}; il membro \var{sin\_port}
 457 specifica il \textsl{numero di porta}. I numeri di porta sotto il 1024 sono
 458 chiamati \textsl{riservati} in quanto utilizzati da servizi standard e
 459 soltanto processi con i privilegi di amministratore (con user-ID effettivo
 460 uguale a zero) o con la \itindex{capabilities}\textit{capability}
 461 \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono usare la funzione \func{bind} (che
 462 vedremo in sez.~\ref{sec:TCP_func_bind}) su queste porte.
 463
 464 Il membro \var{sin\_addr} contiene un indirizzo internet, e viene acceduto sia
 465 come struttura (un resto di una implementazione precedente in cui questa era
 466 una \direct{union} usata per accedere alle diverse classi di indirizzi) che
 467 direttamente come intero. In \file{netinet/in.h} vengono definite anche alcune
 468 costanti che identificano alcuni indirizzi speciali, riportati in
 469 tab.~\ref{tab:TCP_ipv4_addr}, che reincontreremo più avanti.
 470
 471 Infine occorre sottolineare che sia gli indirizzi che i numeri di porta devono
 472 essere specificati in quello che viene chiamato \textit{network order}, cioè
 473 con i bit ordinati in formato \textit{big endian}, questo comporta la
 474 necessità di usare apposite funzioni di conversione per mantenere la
 475 portabilità del codice (vedi sez.~\ref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del
 476 problema e le relative soluzioni).
 477
 478
 479 \subsection{La struttura degli indirizzi IPv6}
 480 \label{sec:sock_sa_ipv6}
 481
 482 Essendo IPv6 un'estensione di IPv4, i socket di tipo \const{PF\_INET6} sono
 483 sostanzialmente identici ai precedenti; la parte in cui si trovano
 484 praticamente tutte le differenze fra i due socket è quella della struttura
 485 degli indirizzi; la sua definizione, presa da \file{netinet/in.h}, è riportata
 486 in fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.
 487
 488 \begin{figure}[!htb]
 489   \footnotesize \centering
 490   \begin{minipage}[c]{15cm}
 491     \includestruct{listati/sockaddr_in6.h}
 492   \end{minipage}
 493   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in6} degli indirizzi dei socket
 494     IPv6 e la struttura \structd{in6\_addr} degli indirizzi IPv6.}
 495   \label{fig:sock_sa_ipv6_struct}
 496 \end{figure}
 497
 498 Il campo \var{sin6\_family} deve essere sempre impostato ad \const{AF\_INET6},
 499 il campo \var{sin6\_port} è analogo a quello di IPv4 e segue le stesse regole;
 500 il campo \var{sin6\_flowinfo} è a sua volta diviso in tre parti di cui i 24
 501 bit inferiori indicano l'etichetta di flusso, i successivi 4 bit la priorità e
 502 gli ultimi 4 sono riservati. Questi valori fanno riferimento ad alcuni campi
 503 specifici dell'header dei pacchetti IPv6 (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6head}) ed
 504 il loro uso è sperimentale.
 505
 506 Il campo \var{sin6\_addr} contiene l'indirizzo a 128 bit usato da IPv6,
 507 espresso da un vettore di 16 byte. Infine il campo \var{sin6\_scope\_id} è un
 508 campo introdotto in Linux con il kernel 2.4, per gestire alcune operazioni
 509 riguardanti il multicasting.  Si noti infine che \struct{sockaddr\_in6} ha una
 510 dimensione maggiore della struttura \struct{sockaddr} generica di
 511 fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}, quindi occorre stare attenti a non avere
 512 fatto assunzioni riguardo alla possibilità di contenere i dati nelle
 513 dimensioni di quest'ultima.
 514
 515
 516 \subsection{La struttura degli indirizzi locali}
 517 \label{sec:sock_sa_local}
 518
 519 I socket di tipo \const{PF\_UNIX} o \const{PF\_LOCAL} vengono usati per una
 520 comunicazione fra processi che stanno sulla stessa macchina (per questo
 521 vengono chiamati \textit{local domain} o anche \textit{Unix domain}); essi
 522 hanno la caratteristica ulteriore di poter essere creati anche in maniera
 523 anonima attraverso la funzione \func{socketpair} (che abbiamo trattato in
 524 sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}).  Quando però si vuole fare riferimento
 525 esplicito ad uno di questi socket si deve usare una struttura degli indirizzi
 526 di tipo \struct{sockaddr\_un}, la cui definizione si è riportata in
 527 fig.~\ref{fig:sock_sa_local_struct}.
 528
 529 \begin{figure}[!htb]
 530   \footnotesize \centering
 531   \begin{minipage}[c]{15cm}
 532     \includestruct{listati/sockaddr_un.h}
 533   \end{minipage}
 534   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_un} degli indirizzi dei socket
 535     locali (detti anche \textit{unix domain}) definita in \file{sys/un.h}.}
 536   \label{fig:sock_sa_local_struct}
 537 \end{figure}
 538
 539 In questo caso il campo \var{sun\_family} deve essere \const{AF\_UNIX}, mentre
 540 il campo \var{sun\_path} deve specificare un indirizzo. Questo ha due forme;
 541 può essere un file (di tipo socket) nel filesystem o una stringa univoca
 542 (mantenuta in uno spazio di nomi astratto). Nel primo caso l'indirizzo viene
 543 specificato come una stringa (terminata da uno zero) corrispondente al
 544 \itindex{pathname}\textit{pathname} del file; nel secondo invece
 545 \var{sun\_path} inizia con uno zero e vengono usati come nome i restanti byte
 546 come stringa, senza terminazione.
 547
 548
 549 \subsection{La struttura degli indirizzi AppleTalk}
 550 \label{sec:sock_sa_appletalk}
 551
 552 I socket di tipo \const{PF\_APPLETALK} sono usati dalla libreria
 553 \file{netatalk} per implementare la comunicazione secondo il protocollo
 554 AppleTalk, uno dei primi protocolli di rete usato nel mondo dei personal
 555 computer, usato dalla Apple per connettere fra loro computer e stampanti. Il
 556 kernel supporta solo due strati del protocollo, DDP e AARP, e di norma è
 557 opportuno usare le funzioni della libreria \texttt{netatalk}, tratteremo qui
 558 questo argomento principalmente per mostrare l'uso di un protocollo
 559 alternativo.
 560
 561 I socket AppleTalk permettono di usare il protocollo DDP, che è un protocollo
 562 a pacchetto, di tipo \const{SOCK\_DGRAM}; l'argomento \param{protocol} di
 563 \func{socket} deve essere nullo. È altresì possibile usare i socket raw
 564 specificando un tipo \const{SOCK\_RAW}, nel qual caso l'unico valore valido
 565 per \param{protocol} è \const{ATPROTO\_DDP}.
 566
 567 Gli indirizzi AppleTalk devono essere specificati tramite una struttura
 568 \struct{sockaddr\_atalk}, la cui definizione è riportata in
 569 fig.~\ref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo
 570 il file \file{netatalk/at.h}.
 571
 572 \begin{figure}[!htb]
 573   \footnotesize \centering
 574   \begin{minipage}[c]{15cm}
 575     \includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
 576   \end{minipage}
 577   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_atalk} degli indirizzi dei socket
 578     AppleTalk, e la struttura \structd{at\_addr} degli indirizzi AppleTalk.}
 579   \label{fig:sock_sa_atalk_struct}
 580 \end{figure}
 581
 582 Il campo \var{sat\_family} deve essere sempre \const{AF\_APPLETALK}, mentre il
 583 campo \var{sat\_port} specifica la porta che identifica i vari servizi. Valori
 584 inferiori a 129 sono usati per le \textsl{porte riservate}, e possono essere
 585 usati solo da processi con i privilegi di amministratore o con la
 586 \itindex{capabilities}\textit{capability} \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}.
 587 L'indirizzo remoto è specificato nella struttura \var{sat\_addr}, e deve
 588 essere in \textit{network order} (vedi sez.~\ref{sec:sock_endianess}); esso è
 589 composto da un parte di rete data dal campo \var{s\_net}, che può assumere il
 590 valore \const{AT\_ANYNET}, che indica una rete generica e vale anche per
 591 indicare la rete su cui si è, il singolo nodo è indicato da \var{s\_node}, e
 592 può prendere il valore generico \const{AT\_ANYNODE} che indica anche il nodo
 593 corrente, ed il valore \const{ATADDR\_BCAST} che indica tutti i nodi della
 594 rete.
 595
 596
 597 \subsection{La struttura degli indirizzi dei \textit{packet socket}}
 598 \label{sec:sock_sa_packet}
 599
 600 I \textit{packet socket}, identificati dal dominio \const{PF\_PACKET}, sono
 601 un'interfaccia specifica di Linux per inviare e ricevere pacchetti
 602 direttamente su un'interfaccia di rete, senza passare per le routine di
 603 gestione dei protocolli di livello superiore. In questo modo è possibile
 604 implementare dei protocolli in user space, agendo direttamente sul livello
 605 fisico. In genere comunque si preferisce usare la libreria \file{pcap}, che
 606 assicura la portabilità su altre piattaforme, anche se con funzionalità
 607 ridotte.
 608
 609 Questi socket possono essere di tipo \const{SOCK\_RAW} o \const{SOCK\_DGRAM}.
 610 Con socket di tipo \const{SOCK\_RAW} si può operare sul livello di
 611 collegamento, ed i pacchetti vengono passati direttamente dal socket al driver
 612 del dispositivo e viceversa.  In questo modo, in fase di trasmissione, il
 613 contenuto completo dei pacchetti, comprese le varie intestazioni, deve essere
 614 fornito dall'utente. In fase di ricezione invece tutto il contenuto del
 615 pacchetto viene passato inalterato sul socket, anche se il kernel analizza
 616 comunque il pacchetto, riempiendo gli opportuni campi della struttura
 617 \struct{sockaddr\_ll} ad esso associata.
 618
 619 Si usano invece socket di tipo \const{SOCK\_DGRAM} quando si vuole operare a
 620 livello di rete. In questo caso in fase di ricezione l'intestazione del
 621 protocollo di collegamento viene rimossa prima di passare il resto del
 622 pacchetto all'utente, mentre in fase di trasmissione viene creata una
 623 opportuna intestazione per il protocollo a livello di collegamento
 624 utilizzato, usando le informazioni necessarie che devono essere specificate
 625 sempre con una struttura \struct{sockaddr\_ll}.
 626
 627 Nella creazione di un \textit{packet socket} il valore dell'argomento
 628 \param{protocol} di \func{socket} serve a specificare, in \textit{network
 629   order}, il numero identificativo del protocollo di collegamento si vuole
 630 utilizzare. I valori possibili sono definiti secondo lo standard IEEE 802.3, e
 631 quelli disponibili in Linux sono accessibili attraverso opportune costanti
 632 simboliche definite nel file \file{linux/if\_ether.h}. Se si usa il valore
 633 speciale \const{ETH\_P\_ALL} passeranno sul \textit{packet socket} tutti i
 634 pacchetti, qualunque sia il loro protocollo di collegamento. Ovviamente l'uso
 635 di questi socket è una operazione privilegiata e può essere effettuati solo da
 636 un processo con i privilegi di amministratore (user-ID effettivo nullo) o con
 637 la \itindex{capabilities}\textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
 638
 639 Una volta aperto un \textit{packet socket}, tutti i pacchetti del protocollo
 640 specificato passeranno attraverso di esso, qualunque sia l'interfaccia da cui
 641 provengono; se si vuole limitare il passaggio ad una interfaccia specifica
 642 occorre usare la funzione \func{bind} per agganciare il socket a quest'ultima.
 643
 644 \begin{figure}[!htb]
 645   \footnotesize \centering
 646   \begin{minipage}[c]{15cm}
 647     \includestruct{listati/sockaddr_ll.h}
 648   \end{minipage}
 649   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_ll} degli indirizzi dei
 650     \textit{packet socket}.}
 651   \label{fig:sock_sa_packet_struct}
 652 \end{figure}
 653
 654 Nel caso dei \textit{packet socket} la struttura degli indirizzi è di tipo
 655 \struct{sockaddr\_ll}, e la sua definizione è riportata in
 656 fig.~\ref{fig:sock_sa_packet_struct}; essa però viene ad assumere un ruolo
 657 leggermente diverso rispetto a quanto visto finora per gli altri tipi di
 658 socket.  Infatti se il socket è di tipo \const{SOCK\_RAW} si deve comunque
 659 scrivere tutto direttamente nel pacchetto, quindi la struttura non serve più a
 660 specificare gli indirizzi. Essa mantiene questo ruolo solo per i socket di
 661 tipo \const{SOCK\_DGRAM}, per i quali permette di specificare i dati necessari
 662 al protocollo di collegamento, mentre viene sempre utilizzata in lettura (per
 663 entrambi i tipi di socket), per la ricezione dei i dati relativi a ciascun
 664 pacchetto.
 665
 666 Al solito il campo \var{sll\_family} deve essere sempre impostato al valore
 667 \const{AF\_PACKET}. Il campo \var{sll\_protocol} indica il protocollo scelto,
 668 e deve essere indicato in \textit{network order}, facendo uso delle costanti
 669 simboliche definite in \file{linux/if\_ether.h}. Il campo \var{sll\_ifindex} è
 670 l'indice dell'interfaccia, che, in caso di presenza di più interfacce dello
 671 stesso tipo (se ad esempio si hanno più schede ethernet), permette di
 672 selezionare quella con cui si vuole operare (un valore nullo indica qualunque
 673 interfaccia).  Questi sono i due soli campi che devono essere specificati
 674 quando si vuole selezionare una interfaccia specifica, usando questa struttura
 675 con la funzione \func{bind}.
 676
 677 I campi \var{sll\_halen} e \var{sll\_addr} indicano rispettivamente
 678 l'indirizzo associato all'interfaccia sul protocollo di collegamento e la
 679 relativa lunghezza; ovviamente questi valori cambiano a seconda del tipo di
 680 collegamento che si usa, ad esempio, nel caso di ethernet, questi saranno il
 681 MAC address della scheda e la relativa lunghezza. Essi vengono usati, insieme
 682 ai campi \var{sll\_family} e \var{sll\_ifindex} quando si inviano dei
 683 pacchetti, in questo caso tutti gli altri campi devono essere nulli.
 684
 685 Il campo \var{sll\_hatype} indica il tipo ARP, come definito in
 686 \file{linux/if\_arp.h}, mentre il campo \var{sll\_pkttype} indica il tipo di
 687 pacchetto; entrambi vengono impostati alla ricezione di un pacchetto ed han
 688 senso solo in questo caso. In particolare \var{sll\_pkttype} può assumere i
 689 seguenti valori: \var{PACKET\_HOST} per un pacchetto indirizzato alla macchina
 690 ricevente, \var{PACKET\_BROADCAST} per un pacchetto di broadcast,
 691 \var{PACKET\_MULTICAST} per un pacchetto inviato ad un indirizzo fisico di
 692 multicast, \var{PACKET\_OTHERHOST} per un pacchetto inviato ad un'altra
 693 stazione (e ricevuto su un'interfaccia in modo promiscuo),
 694 \var{PACKET\_OUTGOING} per un pacchetto originato dalla propria macchina che
 695 torna indietro sul socket.
 696
 697 Si tenga presente infine che in fase di ricezione, anche se si richiede il
 698 troncamento del pacchetto, le funzioni \func{recvmsg}, \func{recv} e
 699 \func{recvfrom} restituiranno comunque la lunghezza effettiva del pacchetto
 700 così come arrivato sulla linea.
 701
 702
 703 %% \subsection{La struttura degli indirizzi DECnet}
 704 %% \label{sec:sock_sa_decnet}
 705
 706 %% I socket di tipo \const{PF\_DECnet} usano il protocollo DECnet, usato dai VAX
 707 %% Digital sotto VMS quando ancora il TCP/IP non era diventato lo standard di
 708 %% fatto. Il protocollo è un protocollo chiuso, ed il suo uso attuale è limitato
 709 %% alla comunicazione con macchine che stanno comunque scomparendo. Lo si riporta
 710 %% solo come esempio
 711
 712
 713
 714 % \subsection{Il passaggio delle strutture}
 715 % \label{sec:sock_addr_pass}
 716
 717 % Come detto nelle funzioni della API dei socket le strutture degli indirizzi
 718 % vengono sempre passate per riferimento usando un puntatore; anche la lunghezza
 719 % della struttura è passata come argomento, ma in questo caso la modalità del
 720 % passaggio dipende dalla direzione del medesimo, dal processo al kernel o
 721 % viceversa.
 722
 723 % In particolare le tre funzioni \func{bind}, \func{connect} e
 724 % \func{sendto} passano la struttura al kernel, in questo caso è passata
 725 % \textsl{per valore} anche la dimensione della medesima
 726
 727
 728 % Le funzioni \func{accept}, \func{recvfrom}, \func{getsockname} e
 729 % \func{getpeername} invece ricevono i valori del kernel
 730
 731
 732
 733 \section{Le funzioni di conversione degli indirizzi}
 734 \label{sec:sock_addr_func}
 735
 736 In questa sezione tratteremo delle varie funzioni usate per manipolare gli
 737 indirizzi, limitandoci però agli indirizzi internet.  Come accennato gli
 738 indirizzi e i numeri di porta usati nella rete devono essere forniti in
 739 formato opportuno (il \textit{network order}). Per capire cosa significa tutto
 740 ciò occorre introdurre un concetto generale che tornerà utile anche in
 741 seguito.
 742
 743
 744 \subsection{La \textit{endianess}}
 745 \label{sec:sock_endianess}
 746
 747 \itindbeg{endianess}
 748 La rappresentazione di un numero binario in un computer può essere fatta in
 749 due modi, chiamati rispettivamente \textit{big endian} e \textit{little
 750   endian} a seconda di come i singoli bit vengono aggregati per formare le
 751 variabili intere (ed in genere in diretta corrispondenza a come sono poi in
 752 realtà cablati sui bus interni del computer).
 753
 754 \begin{figure}[htb]
 755   \centering
 756   \includegraphics[height=3cm]{img/endianess}
 757   \caption{Schema della disposizione dei dati in memoria a seconda della
 758     \textit{endianess}.}
 759   \label{fig:sock_endianess}
 760 \end{figure}
 761
 762 Per capire meglio il problema si consideri un intero a 32 bit scritto in una
 763 locazione di memoria posta ad un certo indirizzo. Come illustrato in
 764 fig.~\ref{fig:sock_endianess} i singoli bit possono essere disposti un memoria
 765 in due modi: a partire dal più significativo o a partire dal meno
 766 significativo.  Così nel primo caso si troverà il byte che contiene i bit più
 767 significativi all'indirizzo menzionato e il byte con i bit meno significativi
 768 nell'indirizzo successivo; questo ordinamento è detto \textit{big endian},
 769 dato che si trova per prima la parte più grande. Il caso opposto, in cui si
 770 parte dal bit meno significativo è detto per lo stesso motivo \textit{little
 771   endian}.
 772
 773 Si può allora verificare quale tipo di \textit{endianess} usa il proprio
 774 computer con un programma elementare che si limita ad assegnare un valore ad
 775 una variabile per poi ristamparne il contenuto leggendolo un byte alla volta.
 776 Il codice di detto programma, \file{endtest.c}, è nei sorgenti allegati,
 777 allora se lo eseguiamo su un PC otterremo:
 778 \begin{verbatim}
 779 [piccardi@gont sources]$ ./endtest
 780 Using value ABCDEF01
 781 val[0]= 1
 782 val[1]=EF
 783 val[2]=CD
 784 val[3]=AB
 785 \end{verbatim}%$
 786 mentre su di un Mac avremo:
 787 \begin{verbatim}
 788 piccardi@anarres:~/gapil/sources$ ./endtest
 789 Using value ABCDEF01
 790 val[0]=AB
 791 val[1]=CD
 792 val[2]=EF
 793 val[3]= 1
 794 \end{verbatim}%$
 795
 796
 797 La \textit{endianess} di un computer dipende essenzialmente dalla architettura
 798 hardware usata; Intel e Digital usano il \textit{little endian}, Motorola,
 799 IBM, Sun (sostanzialmente tutti gli altri) usano il \textit{big endian}. Il
 800 formato dei dati contenuti nelle intestazioni dei protocolli di rete è
 801 anch'esso \textit{big endian}; altri esempi di uso di questi due diversi
 802 formati sono quello del bus PCI, che è \textit{little endian}, o quello del
 803 bus VME che è \textit{big endian}.
 804
 805 Esistono poi anche dei processori che possono scegliere il tipo di formato
 806 all'avvio e alcuni che, come il PowerPC o l'Intel i860, possono pure passare
 807 da un tipo di ordinamento all'altro con una specifica istruzione. In ogni caso
 808 in Linux l'ordinamento è definito dall'architettura e dopo l'avvio del sistema
 809 resta sempre lo stesso, anche quando il processore permetterebbe di eseguire
 810 questi cambiamenti.
 811
 812 \begin{figure}[htb]
 813   \footnotesize \centering
 814   \begin{minipage}[c]{15cm}
 815     \includecodesample{listati/endian.c}
 816   \end{minipage}
 817   \normalsize
 818   \caption{La funzione \func{endian}, usata per controllare il tipo di
 819     architettura della macchina.}
 820   \label{fig:sock_endian_code}
 821 \end{figure}
 822
 823 Per controllare quale tipo di ordinamento si ha sul proprio computer si è
 824 scritta una piccola funzione di controllo, il cui codice è riportato
 825 fig.~\ref{fig:sock_endian_code}, che restituisce un valore nullo (falso) se
 826 l'architettura è \textit{big endian} ed uno non nullo (vero) se l'architettura
 827 è \textit{little endian}.
 828
 829 Come si vede la funzione è molto semplice, e si limita, una volta assegnato
 830 (\texttt{\small 9}) un valore di test pari a \texttt{0xABCD} ad una variabile
 831 di tipo \ctyp{short} (cioè a 16 bit), a ricostruirne una copia byte a byte.
 832 Per questo prima (\texttt{\small 10}) si definisce il puntatore \var{ptr} per
 833 accedere al contenuto della prima variabile, ed infine calcola (\texttt{\small
 834   11}) il valore della seconda assumendo che il primo byte sia quello meno
 835 significativo (cioè, per quanto visto in fig.~\ref{fig:sock_endianess}, che sia
 836 \textit{little endian}). Infine la funzione restituisce (\texttt{\small 12})
 837 il valore del confonto delle due variabili.
 838 \itindend{endianess}
 839
 840
 841
 842 \subsection{Le funzioni per il riordinamento}
 843 \label{sec:sock_func_ord}
 844
 845 Il problema connesso all'endianess\itindex{endianess} è che quando si passano
 846 dei dati da un tipo di architettura all'altra i dati vengono interpretati in
 847 maniera diversa, e ad esempio nel caso dell'intero a 16 bit ci si ritroverà
 848 con i due byte in cui è suddiviso scambiati di posto.  Per questo motivo si
 849 usano delle funzioni di conversione che servono a tener conto automaticamente
 850 della possibile differenza fra l'ordinamento usato sul computer e quello che
 851 viene usato nelle trasmissione sulla rete; queste funzioni sono \funcd{htonl},
 852 \funcd{htons}, \funcd{ntohl} e \funcd{ntohs} ed i rispettivi prototipi sono:
 853 \begin{functions}
 854   \headdecl{netinet/in.h}
 855   \funcdecl{unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)}
 856   Converte l'intero a 32 bit \param{hostlong} dal formato della macchina a
 857   quello della rete.
 858
 859   \funcdecl{unsigned short int htons(unsigned short int hostshort)}
 860   Converte l'intero a 16 bit \param{hostshort} dal formato della macchina a
 861   quello della rete.
 862
 863   \funcdecl{unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)}
 864   Converte l'intero a 32 bit \param{netlong} dal formato della rete a quello
 865   della macchina.
 866
 867   \funcdecl{unsigned sort int ntohs(unsigned short int netshort)}
 868   Converte l'intero a 16 bit \param{netshort} dal formato della rete a quello
 869   della macchina.
 870
 871   \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono il valore convertito, e non
 872     prevedono errori.}
 873 \end{functions}
 874
 875 I nomi sono assegnati usando la lettera \texttt{n} come mnemonico per indicare
 876 l'ordinamento usato sulla rete (da \textit{network order}) e la lettera
 877 \texttt{h} come mnemonico per l'ordinamento usato sulla macchina locale (da
 878 \textit{host order}), mentre le lettere \texttt{s} e \texttt{l} stanno ad
 879 indicare i tipi di dato (\ctyp{long} o \ctyp{short}, riportati anche dai
 880 prototipi).
 881
 882 Usando queste funzioni si ha la conversione automatica: nel caso in cui la
 883 macchina che si sta usando abbia una architettura \textit{big endian} queste
 884 funzioni sono definite come macro che non fanno nulla. Per questo motivo vanno
 885 sempre utilizzate, anche quando potrebbero non essere necessarie, in modo da
 886 assicurare la portabilità del codice su tutte le architetture.
 887
 888
 889 \subsection{Le funzioni \func{inet\_aton}, \func{inet\_addr} e
 890   \func{inet\_ntoa}}
 891 \label{sec:sock_func_ipv4}
 892
 893 Un secondo insieme di funzioni di manipolazione serve per passare dal formato
 894 binario usato nelle strutture degli indirizzi alla rappresentazione simbolica
 895 dei numeri IP che si usa normalmente.
 896
 897 Le prime tre funzioni di manipolazione riguardano la conversione degli
 898 indirizzi IPv4 da una stringa in cui il numero di IP è espresso secondo la
 899 cosiddetta notazione \textit{dotted-decimal}, (cioè nella forma
 900 \texttt{192.168.0.1}) al formato binario (direttamente in \textit{network
 901   order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \texttt{a} come
 902 mnemonico per indicare la stringa. Dette funzioni sono \funcd{inet\_addr},
 903 \funcd{inet\_aton} e \funcd{inet\_ntoa}, ed i rispettivi prototipi sono:
 904 \begin{functions}
 905   \headdecl{arpa/inet.h}
 906
 907   \funcdecl{in\_addr\_t inet\_addr(const char *strptr)} Converte la stringa
 908   dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in nel numero IP in network order.
 909
 910   \funcdecl{int inet\_aton(const char *src, struct in\_addr *dest)} Converte
 911   la stringa dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in un indirizzo IP.
 912
 913   \funcdecl{char *inet\_ntoa(struct in\_addr addrptr)}
 914   Converte un indirizzo IP in una stringa \textit{dotted decimal}.
 915
 916   \bodydesc{Tutte queste le funzioni non generano codice di errore.}
 917 \end{functions}
 918
 919 La prima funzione, \func{inet\_addr}, restituisce l'indirizzo a 32 bit in
 920 network order (del tipo \type{in\_addr\_t}) a partire dalla stringa passata
 921 nell'argomento \param{strptr}. In caso di errore (quando la stringa non esprime
 922 un indirizzo valido) restituisce invece il valore \const{INADDR\_NONE} che
 923 tipicamente sono trentadue bit a uno.  Questo però comporta che la stringa
 924 \texttt{255.255.255.255}, che pure è un indirizzo valido, non può essere usata
 925 con questa funzione; per questo motivo essa è generalmente deprecata in favore
 926 di \func{inet\_aton}.
 927
 928 La funzione \func{inet\_aton} converte la stringa puntata da \param{src}
 929 nell'indirizzo binario che viene memorizzato nell'opportuna struttura
 930 \struct{in\_addr} (si veda fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}) situata
 931 all'indirizzo dato dall'argomento \param{dest} (è espressa in questa forma in
 932 modo da poterla usare direttamente con il puntatore usato per passare la
 933 struttura degli indirizzi). La funzione restituisce 0 in caso di successo e 1
 934 in caso di fallimento.  Se usata con \param{dest} inizializzato a \val{NULL}
 935 effettua la validazione dell'indirizzo.
 936
 937 L'ultima funzione, \func{inet\_ntoa}, converte il valore a 32 bit
 938 dell'indirizzo (espresso in \textit{network order}) restituendo il puntatore
 939 alla stringa che contiene l'espressione in formato dotted decimal. Si deve
 940 tenere presente che la stringa risiede in memoria statica, per cui questa
 941 funzione non è rientrante.
 942
 943
 944 \subsection{Le funzioni \func{inet\_pton} e \func{inet\_ntop}}
 945 \label{sec:sock_conv_func_gen}
 946
 947 Le tre funzioni precedenti sono limitate solo ad indirizzi IPv4, per questo
 948 motivo è preferibile usare le due nuove funzioni \func{inet\_pton} e
 949 \func{inet\_ntop} che possono convertire anche gli indirizzi IPv6. Anche in
 950 questo caso le lettere \texttt{n} e \texttt{p} sono degli mnemonici per
 951 ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation}
 952 e \textit{numeric}.
 953
 954 Entrambe le funzioni accettano l'argomento \param{af} che indica il tipo di
 955 indirizzo, e che può essere soltanto \const{AF\_INET} o \const{AF\_INET6}. La
 956 prima funzione, \funcd{inet\_pton}, serve a convertire una stringa in un
 957 indirizzo; il suo prototipo è:
 958 \begin{prototype}{sys/socket.h}
 959 {int inet\_pton(int af, const char *src, void *addr\_ptr)}
 960
 961   Converte l'indirizzo espresso tramite una stringa nel valore numerico.
 962
 963   \bodydesc{La funzione restituisce un valore negativo se \param{af} specifica
 964     una famiglia di indirizzi non valida, con \var{errno} che assume il valore
 965     \errcode{EAFNOSUPPORT}, un valore nullo se \param{src} non rappresenta un
 966     indirizzo valido, ed un valore positivo in caso di successo.}
 967 \end{prototype}
 968
 969 La funzione converte la stringa indicata tramite \param{src} nel valore
 970 numerico dell'indirizzo IP del tipo specificato da \param{af} che viene
 971 memorizzato all'indirizzo puntato da \param{addr\_ptr}, la funzione
 972 restituisce un valore positivo in caso di successo, nullo se la stringa non
 973 rappresenta un indirizzo valido, e negativo se \param{af} specifica una
 974 famiglia di indirizzi non valida.
 975
 976 La seconda funzione di conversione è \funcd{inet\_ntop} che converte un
 977 indirizzo in una stringa; il suo prototipo è:
 978 \begin{prototype}{sys/socket.h}
 979   {char *inet\_ntop(int af, const void *addr\_ptr, char *dest, size\_t len)}
 980   Converte l'indirizzo dalla relativa struttura in una stringa simbolica.
 981
 982   \bodydesc{La funzione restituisce un puntatore non nullo alla stringa
 983     convertita in caso di successo e \val{NULL} in caso di fallimento, nel
 984     qual caso \var{errno} assume i valori:
 985     \begin{errlist}
 986     \item[\errcode{ENOSPC}] le dimensioni della stringa con la conversione
 987       dell'indirizzo eccedono la lunghezza specificata da \param{len}.
 988     \item[\errcode{ENOAFSUPPORT}] la famiglia di indirizzi \param{af} non è
 989       una valida.
 990   \end{errlist}}
 991 \end{prototype}
 992
 993 La funzione converte la struttura dell'indirizzo puntata da \param{addr\_ptr}
 994 in una stringa che viene copiata nel buffer puntato dall'indirizzo
 995 \param{dest}; questo deve essere preallocato dall'utente e la lunghezza deve
 996 essere almeno \const{INET\_ADDRSTRLEN} in caso di indirizzi IPv4 e
 997 \const{INET6\_ADDRSTRLEN} per indirizzi IPv6; la lunghezza del buffer deve
 998 comunque venire specificata attraverso il parametro \param{len}.
 999
1000 Gli indirizzi vengono convertiti da/alle rispettive strutture di indirizzo
1001 (una struttura \struct{in\_addr} per IPv4, e una struttura \struct{in6\_addr}
1002 per IPv6), che devono essere precedentemente allocate e passate attraverso il
1003 puntatore \param{addr\_ptr}; l'argomento \param{dest} di \func{inet\_ntop} non
1004 può essere nullo e deve essere allocato precedentemente.
1005
1006 Il formato usato per gli indirizzi in formato di presentazione è la notazione
1007 \textit{dotted decimal} per IPv4 e quello descritto in
1008 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.
1009
1010 \index{socket|)}
1011
1012
1013
1014 %%% Local Variables:
1015 %%% mode: latex
1016 %%% TeX-master: "gapil"
1017 %%% End: