socket.tex

   1 %% socket.tex
   2 %%
   3 %% Copyright (C) 2000-2012 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
  12 \chapter{Introduzione ai socket}
  13 \label{cha:socket_intro}
  14
  15 In questo capitolo inizieremo a spiegare le caratteristiche salienti della
  16 principale interfaccia per la programmazione di rete, quella dei
  17 \textit{socket}, che, pur essendo nata in ambiente Unix, è usata ormai da
  18 tutti i sistemi operativi.
  19
  20 Dopo una breve panoramica sulle caratteristiche di questa interfaccia vedremo
  21 come creare un socket e come collegarlo allo specifico protocollo di rete che
  22 si utilizzerà per la comunicazione. Per evitare un'introduzione puramente
  23 teorica concluderemo il capitolo con un primo esempio di applicazione.
  24
  25 \section{Una panoramica}
  26 \label{sec:sock_overview}
  27
  28 Iniziamo con una descrizione essenziale di cosa sono i \textit{socket} e di
  29 quali sono i concetti fondamentali da tenere presente quando si ha a che fare
  30 con essi.
  31
  32 \index{socket!definizione|(}
  33
  34 \subsection{I \textit{socket}}
  35 \label{sec:sock_socket_def}
  36
  37 I \textit{socket}\footnote{una traduzione letterale potrebbe essere
  38   \textsl{presa}, ma essendo universalmente noti come \textit{socket}
  39   utilizzeremo sempre la parola inglese.} sono uno dei principali meccanismi
  40 di comunicazione utilizzato in ambito Unix, e li abbiamo brevemente incontrati
  41 in sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}, fra i vari meccanismi di intercomunicazione
  42 fra processi. Un socket costituisce in sostanza un canale di comunicazione fra
  43 due processi su cui si possono leggere e scrivere dati analogo a quello di una
  44 pipe (vedi sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) ma, a differenza di questa e degli altri
  45 meccanismi esaminati nel capitolo cap.~\ref{cha:IPC}, i socket non sono
  46 limitati alla comunicazione fra processi che girano sulla stessa macchina, ma
  47 possono realizzare la comunicazione anche attraverso la rete.
  48
  49 Quella dei socket costituisce infatti la principale interfaccia usata nella
  50 programmazione di rete.  La loro origine risale al 1983, quando furono
  51 introdotti in BSD 4.2; l'interfaccia è rimasta sostanzialmente la stessa, con
  52 piccole modifiche, negli anni successivi. Benché siano state sviluppate
  53 interfacce alternative, originate dai sistemi SVr4 come la XTI (\textit{X/Open
  54   Transport Interface}) nessuna ha mai raggiunto la diffusione e la popolarità
  55 di quella dei socket (né tantomeno la stessa usabilità e flessibilità).
  56
  57 La flessibilità e la genericità dell'interfaccia inoltre consente di
  58 utilizzare i socket con i più disparati meccanismi di comunicazione, e non
  59 solo con l'insieme dei protocolli TCP/IP, anche se questa sarà comunque quella
  60 di cui tratteremo in maniera più estesa.
  61
  62
  63 \subsection{Concetti base}
  64 \label{sec:sock_gen}
  65
  66 Per capire il funzionamento dei socket occorre avere presente il funzionamento
  67 dei protocolli di rete (vedi cap.~\ref{cha:network}), ma l'interfaccia è del
  68 tutto generale e benché le problematiche (e quindi le modalità di risolvere i
  69 problemi) siano diverse a seconda del tipo di protocollo di comunicazione
  70 usato, le funzioni da usare restano le stesse.
  71
  72 Per questo motivo una semplice descrizione dell'interfaccia è assolutamente
  73 inutile, in quanto il comportamento di quest'ultima e le problematiche da
  74 affrontare cambiano radicalmente a seconda dello \textsl{stile} di
  75 comunicazione usato.  La scelta di questo stile va infatti ad incidere sulla
  76 semantica che verrà utilizzata a livello utente per gestire la comunicazione
  77 (su come inviare e ricevere i dati) e sul comportamento effettivo delle
  78 funzioni utilizzate.
  79
  80 La scelta di uno stile dipende sia dai meccanismi disponibili, sia dal tipo di
  81 comunicazione che si vuole effettuare. Ad esempio alcuni stili di
  82 comunicazione considerano i dati come una sequenza continua di byte, in quello
  83 che viene chiamato un \textsl{flusso} (in inglese \textit{stream}), mentre
  84 altri invece li raggruppano in \textsl{pacchetti} (in inglese
  85 \textit{datagram}) che vengono inviati in blocchi separati.
  86
  87 Un altro esempio di stile concerne la possibilità che la comunicazione possa o
  88 meno perdere dati, possa o meno non rispettare l'ordine in cui essi non sono
  89 inviati, o inviare dei pacchetti più volte (come nel caso di TCP e UDP).
  90
  91 Un terzo esempio di stile di comunicazione concerne le modalità in cui essa
  92 avviene, in certi casi essa può essere condotta con una connessione diretta
  93 con un solo corrispondente, come per una telefonata; altri casi possono
  94 prevedere una comunicazione come per lettera, in cui si scrive l'indirizzo su
  95 ogni pacchetto, altri ancora una comunicazione \itindex{broadcast}
  96 \textit{broadcast} come per la radio, in cui i pacchetti vengono emessi su
  97 appositi ``\textsl{canali}'' dove chiunque si collega possa riceverli.
  98
  99 É chiaro che ciascuno di questi stili comporta una modalità diversa di gestire
 100 la comunicazione, ad esempio se è inaffidabile occorrerà essere in grado di
 101 gestire la perdita o il rimescolamento dei dati, se è a pacchetti questi
 102 dovranno essere opportunamente trattati, ecc.
 103
 104
 105 \section{La creazione di un socket}
 106 \label{sec:sock_creation}
 107
 108 Come accennato l'interfaccia dei socket è estremamente flessibile e permette
 109 di interagire con protocolli di comunicazione anche molto diversi fra di loro;
 110 in questa sezione vedremo come è possibile creare un socket e come specificare
 111 il tipo di comunicazione che esso deve utilizzare.
 112
 113 \subsection{La funzione \func{socket}}
 114 \label{sec:sock_socket}
 115
 116 La creazione di un socket avviene attraverso l'uso della funzione
 117 \funcd{socket}; essa restituisce un \textit{file descriptor}\footnote{del
 118   tutto analogo a quelli che si ottengono per i file di dati e le pipe,
 119   descritti in sez.~\ref{sec:file_fd}.} che serve come riferimento al socket;
 120 il suo prototipo è:
 121 \begin{prototype}{sys/socket.h}{int socket(int domain, int type, int protocol)}
 122
 123   Apre un socket.
 124
 125   \bodydesc{La funzione restituisce un intero positivo in caso di successo, e
 126     -1 in caso di fallimento, nel qual caso la variabile \var{errno} assumerà
 127   i valori:
 128   \begin{errlist}
 129   \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] il tipo di socket o il protocollo scelto
 130     non sono supportati nel dominio.
 131   \item[\errcode{ENFILE}] il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
 132     nuova struttura per il socket.
 133   \item[\errcode{EMFILE}] si è ecceduta la tabella dei file.
 134   \item[\errcode{EACCES}] non si hanno privilegi per creare un socket nel
 135     dominio o con il protocollo specificato.
 136   \item[\errcode{EINVAL}] protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
 137   \item[\errcode{ENOBUFS}] non c'è sufficiente memoria per creare il socket
 138     (può essere anche \errval{ENOMEM}).
 139   \end{errlist}
 140   inoltre, a seconda del protocollo usato, potranno essere generati altri
 141   errori, che sono riportati nelle relative pagine di manuale.}
 142 \end{prototype}
 143
 144 La funzione ha tre argomenti, \param{domain} specifica il dominio del socket
 145 (definisce cioè, come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_domain}, la famiglia di
 146 protocolli usata), \param{type} specifica il tipo di socket (definisce cioè,
 147 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_type}, lo stile di comunicazione) e
 148 \param{protocol} il protocollo; in genere quest'ultimo è indicato
 149 implicitamente dal tipo di socket, per cui di norma questo valore viene messo
 150 a zero (con l'eccezione dei \textit{raw socket}).
 151
 152 % TODO: l'ultimo argomento viene usato anche dai nuovi ping socket introdotti
 153 % con il kernel 3.0, vedi anche http://lwn.net/Articles/420799/ e
 154 % http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git;a=commitdiff;h=c319b4d76b9e583a5d88d6bf190e079c4e43213d
 155
 156 Si noti che la creazione del socket si limita ad allocare le opportune
 157 strutture nel kernel (sostanzialmente una voce nella \itindex{file~table}
 158 \textit{file table}) e non comporta nulla riguardo all'indicazione degli
 159 indirizzi remoti o locali attraverso i quali si vuole effettuare la
 160 comunicazione.
 161
 162 \subsection{Il dominio dei socket}
 163 \label{sec:sock_domain}
 164
 165 Dati i tanti e diversi protocolli di comunicazione disponibili, esistono vari
 166 tipi di socket, che vengono classificati raggruppandoli in quelli che si
 167 chiamano \textsl{domini}.  La scelta di un dominio equivale in sostanza alla
 168 scelta di una famiglia di protocolli, e viene effettuata attraverso
 169 l'argomento \param{domain} della funzione \func{socket}. Ciascun dominio ha un
 170 suo nome simbolico che convenzionalmente è indicato da una costante che inizia
 171 per \texttt{PF\_}, sigla che sta per \textit{protocol family}, altro nome con
 172 cui si indicano i domini.
 173
 174 A ciascun tipo di dominio corrisponde un analogo nome simbolico, anch'esso
 175 associato ad una costante, che inizia invece per \texttt{AF\_} (da
 176 \textit{address family}) che identifica il formato degli indirizzi usati in
 177 quel dominio. Le pagine di manuale di Linux si riferiscono a questi indirizzi
 178 anche come \textit{name space},\footnote{nome che invece il manuale delle
 179   \acr{glibc} riserva a quello che noi abbiamo chiamato domini.} dato che
 180 identificano il formato degli indirizzi usati in quel dominio per identificare
 181 i capi della comunicazione.
 182
 183 \begin{table}[htb]
 184   \footnotesize
 185   \centering
 186   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|l|}
 187        \hline
 188        \textbf{Nome}&\textbf{Valore}&\textbf{Utilizzo}&\textbf{Man page} \\
 189        \hline
 190        \hline
 191        \const{PF\_UNSPEC}   & 0& Non specificato               &            \\
 192        \const{PF\_LOCAL}    & 1& Local communication           & unix(7)    \\
 193        \const{PF\_UNIX}, \const{PF\_FILE}&1&Sinonimi di \const{PF\_LOCAL}& \\
 194        \const{PF\_INET}     & 2& IPv4 Internet protocols       & ip(7)      \\
 195        \const{PF\_AX25}     & 3& Amateur radio AX.25 protocol  &            \\
 196        \const{PF\_IPX}      & 4& IPX - Novell protocols        &            \\
 197        \const{PF\_APPLETALK}& 5& Appletalk                     & ddp(7)     \\
 198        \const{PF\_NETROM}   & 6& Amateur radio NetROM          &            \\
 199        \const{PF\_BRIDGE}   & 7& Multiprotocol bridge          &            \\
 200        \const{PF\_ATMPVC}   & 8& Access to raw ATM PVCs        &            \\
 201        \const{PF\_X25}      & 9& ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol& x25(7)     \\
 202        \const{PF\_INET6}    &10& IPv6 Internet protocols       & ipv6(7)    \\
 203        \const{PF\_ROSE}     &11& Amateur Radio X.25 PLP        &            \\
 204        \const{PF\_DECnet}   &12& Reserved for DECnet project   &            \\
 205        \const{PF\_NETBEUI}  &13& Reserved for 802.2LLC project &            \\
 206        \const{PF\_SECURITY} &14& Security callback pseudo AF   &            \\
 207        \const{PF\_KEY}      &15& PF\_KEY key management API    &            \\
 208        \const{PF\_NETLINK}  &16& Kernel user interface device  & netlink(7) \\
 209        \const{PF\_ROUTE}    &16& Sinonimo di \const{PF\_NETLINK} emula BSD.&\\
 210        \const{PF\_PACKET}   &17& Low level packet interface    & packet(7)  \\
 211        \const{PF\_ASH}      &18& Ash                           &    \\
 212        \const{PF\_ECONET}   &19& Acorn Econet                  &    \\
 213        \const{PF\_ATMSVC}   &20& ATM SVCs                      &    \\
 214        \const{PF\_SNA}      &22& Linux SNA Project             &    \\
 215        \const{PF\_IRDA}     &23& IRDA socket                   &    \\
 216        \const{PF\_PPPOX}    &24& PPPoX socket                  &    \\
 217        \const{PF\_WANPIPE}  &25& Wanpipe API socket            &    \\
 218        \const{PF\_LLC}      &26& Linux LLC                     &    \\
 219        \const{PF\_BLUETOOTH}&31& Bluetooth socket              &    \\
 220        \hline
 221   \end{tabular}
 222   \caption{Famiglie di protocolli definiti in Linux.}
 223   \label{tab:net_pf_names}
 224 \end{table}
 225
 226 % TODO aggiungere PF_CAN, vedi http://lwn.net/Articles/253425, dal 2.6.25
 227
 228 L'idea alla base della distinzione fra questi due insiemi di costanti era che
 229 una famiglia di protocolli potesse supportare vari tipi di indirizzi, per cui
 230 il prefisso \texttt{PF\_} si sarebbe dovuto usare nella creazione dei socket e
 231 il prefisso \texttt{AF\_} in quello delle strutture degli indirizzi; questo è
 232 quanto specificato anche dallo standard POSIX.1g, ma non esistono a tuttora
 233 famiglie di protocolli che supportino diverse strutture di indirizzi, per cui
 234 nella pratica questi due nomi sono equivalenti e corrispondono agli stessi
 235 valori numerici.\footnote{in Linux, come si può verificare andando a guardare
 236   il contenuto di \file{bits/socket.h}, le costanti sono esattamente le stesse
 237   e ciascuna \texttt{AF\_} è definita alla corrispondente \texttt{PF\_} e con
 238   lo stesso nome.}
 239
 240 I domini (e i relativi nomi simbolici), così come i nomi delle famiglie di
 241 indirizzi, sono definiti dall'\textit{header file} \headfile{socket.h}. Un
 242 elenco delle famiglie di protocolli disponibili in Linux è riportato in
 243 tab.~\ref{tab:net_pf_names}.\footnote{l'elenco indica tutti i protocolli
 244   definiti; fra questi però saranno utilizzabili solo quelli per i quali si è
 245   compilato il supporto nel kernel (o si sono caricati gli opportuni moduli),
 246   viene definita anche una costante \const{PF\_MAX} che indica il valore
 247   massimo associabile ad un dominio (nel caso il suo valore 32).}
 248
 249 Si tenga presente che non tutte le famiglie di protocolli sono utilizzabili
 250 dall'utente generico, ad esempio in generale tutti i socket di tipo
 251 \const{SOCK\_RAW} possono essere creati solo da processi che hanno i privilegi
 252 di amministratore (cioè con \ids{UID} effettivo uguale a zero) o dotati della
 253 \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
 254
 255
 256 \subsection{Il tipo di socket}
 257 \label{sec:sock_type}
 258
 259 La scelta di un dominio non comporta però la scelta dello stile di
 260 comunicazione, questo infatti viene a dipendere dal protocollo che si andrà ad
 261 utilizzare fra quelli disponibili nella famiglia scelta. L'interfaccia dei
 262 socket permette di scegliere lo stile di comunicazione indicando il tipo di
 263 socket con l'argomento \param{type} di \func{socket}. Linux mette a
 264 disposizione vari tipi di socket (che corrispondono a quelli che il manuale
 265 della \acr{glibc} \cite{glibc} chiama \textit{styles}) identificati dalle
 266 seguenti costanti:\footnote{le pagine di manuale POSIX riportano solo i primi
 267   tre tipi, Linux supporta anche gli altri, come si può verificare nel file
 268   \texttt{include/linux/net.h} dei sorgenti del kernel.}
 269
 270 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.9cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
 271 \item[\const{SOCK\_STREAM}] Provvede un canale di trasmissione dati
 272   bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
 273   altro socket. I dati vengono ricevuti e trasmessi come un flusso continuo di
 274   byte (da cui il nome \textit{stream}) e possono essere letti in blocchi di
 275   dimensioni qualunque. Può supportare la trasmissione dei cosiddetti dati
 276   urgenti (o \itindex{out-of-band} \textit{out-of-band}, vedi
 277   sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}).
 278 \item[\const{SOCK\_DGRAM}] Viene usato per trasmettere pacchetti di dati
 279   (\textit{datagram}) di lunghezza massima prefissata, indirizzati
 280   singolarmente. Non esiste una connessione e la trasmissione è effettuata in
 281   maniera non affidabile.
 282 \item[\const{SOCK\_SEQPACKET}] Provvede un canale di trasmissione di dati
 283   bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
 284   altro socket. I dati possono vengono trasmessi per pacchetti di dimensione
 285   massima fissata, e devono essere letti integralmente da ciascuna chiamata a
 286   \func{read}.
 287 \item[\const{SOCK\_RAW}] Provvede l'accesso a basso livello ai protocolli di
 288   rete e alle varie interfacce. I normali programmi di comunicazione non
 289   devono usarlo, è riservato all'uso di sistema.
 290 \item[\const{SOCK\_RDM}] Provvede un canale di trasmissione di dati
 291   affidabile, ma in cui non è garantito l'ordine di arrivo dei pacchetti.
 292 \item[\const{SOCK\_PACKET}] Obsoleto, non deve essere più usato.\footnote{e
 293     pertanto non ne parleremo ulteriormente.}
 294 \end{basedescript}
 295
 296 Si tenga presente che non tutte le combinazioni fra una famiglia di protocolli
 297 e un tipo di socket sono valide, in quanto non è detto che in una famiglia
 298 esista un protocollo per ciascuno dei diversi stili di comunicazione appena
 299 elencati.
 300
 301 \begin{table}[htb]
 302   \footnotesize
 303   \centering
 304   \begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}
 305     \hline
 306     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Famiglia}}&
 307     \multicolumn{5}{|c|}{\textbf{Tipo}}\\
 308     \hline
 309     \hline
 310     &\const{SOCK\_STREAM} &\const{SOCK\_DGRAM}     &\const{SOCK\_RAW}&
 311       \const{SOCK\_RDM}&\const{SOCK\_SEQPACKET} \\
 312      \hline
 313     \const{PF\_LOCAL}     &  si & si  &      &     &     \\
 314      \hline
 315 %    \const{PF\_UNIX}&\multicolumn{5}{|l|}{sinonimo di \const{PF\_LOCAL}.}\\
 316 %     \hline
 317     \const{PF\_INET}      & TCP & UDP & IPv4 &     &     \\
 318      \hline
 319     \const{PF\_INET6}     & TCP & UDP & IPv6 &     &     \\
 320      \hline
 321     \const{PF\_IPX}       &     &     &      &     &     \\
 322      \hline
 323     \const{PF\_NETLINK}   &     &  si &  si  &     &     \\
 324      \hline
 325     \const{PF\_X25}       &     &     &      &     &  si \\
 326      \hline
 327     \const{PF\_AX25}      &     &     &      &     &     \\
 328      \hline
 329     \const{PF\_ATMPVC}    &     &     &      &     &     \\
 330      \hline
 331     \const{PF\_APPLETALK} &     & si  &  si  &     &     \\
 332      \hline
 333     \const{PF\_PACKET}    &     & si  & si   &     &     \\
 334      \hline
 335   \end{tabular}
 336   \caption{Combinazioni valide di dominio e tipo di protocollo per la
 337     funzione \func{socket}.}
 338   \label{tab:sock_sock_valid_combinations}
 339 \end{table}
 340
 341 In tab.~\ref{tab:sock_sock_valid_combinations} sono mostrate le combinazioni
 342 valide possibili per le principali famiglie di protocolli. Per ogni
 343 combinazione valida si è indicato il tipo di protocollo, o la parola
 344 \textsl{si} qualora non il protocollo non abbia un nome definito, mentre si
 345 sono lasciate vuote le caselle per le combinazioni non supportate.
 346
 347
 348 \section{Le strutture degli indirizzi dei socket}
 349 \label{sec:sock_sockaddr}
 350
 351 Come si è visto nella creazione di un socket non si specifica nulla oltre al
 352 tipo di famiglia di protocolli che si vuole utilizzare, in particolare nessun
 353 indirizzo che identifichi i due capi della comunicazione. La funzione infatti
 354 si limita ad allocare nel kernel quanto necessario per poter poi realizzare la
 355 comunicazione.
 356
 357 Gli indirizzi infatti vengono specificati attraverso apposite strutture che
 358 vengono utilizzate dalle altre funzioni della interfaccia dei socket, quando
 359 la comunicazione viene effettivamente realizzata.  Ogni famiglia di protocolli
 360 ha ovviamente una sua forma di indirizzamento e in corrispondenza a questa una
 361 sua peculiare struttura degli indirizzi. I nomi di tutte queste strutture
 362 iniziano per \var{sockaddr\_}; quelli propri di ciascuna famiglia vengono
 363 identificati dal suffisso finale, aggiunto al nome precedente.
 364
 365
 366 \subsection{La struttura generica}
 367 \label{sec:sock_sa_gen}
 368
 369 Le strutture degli indirizzi vengono sempre passate alle varie funzioni
 370 attraverso puntatori (cioè \textit{by reference}), ma le funzioni devono poter
 371 maneggiare puntatori a strutture relative a tutti gli indirizzi possibili
 372 nelle varie famiglie di protocolli; questo pone il problema di come passare
 373 questi puntatori, il C moderno risolve questo problema coi i puntatori
 374 generici (i \ctyp{void *}), ma l'interfaccia dei socket è antecedente alla
 375 definizione dello standard ANSI C, e per questo nel 1982 fu scelto di definire
 376 una struttura generica per gli indirizzi dei socket, \struct{sockaddr}, che si
 377 è riportata in fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}.
 378
 379 \begin{figure}[!htb]
 380   \footnotesize \centering
 381   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 382     \includestruct{listati/sockaddr.h}
 383   \end{minipage}
 384   \caption{La struttura generica degli indirizzi dei socket
 385     \structd{sockaddr}.}
 386   \label{fig:sock_sa_gen_struct}
 387 \end{figure}
 388
 389 Tutte le funzioni dei socket che usano gli indirizzi sono definite usando nel
 390 prototipo un puntatore a questa struttura; per questo motivo quando si
 391 invocano dette funzioni passando l'indirizzo di un protocollo specifico
 392 occorrerà eseguire una conversione del relativo puntatore.
 393
 394 I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
 395 POSIX.1g e li abbiamo riassunti in tab.~\ref{tab:sock_data_types} con i
 396 rispettivi file di include in cui sono definiti; la struttura è invece
 397 definita nell'include file \headfile{sys/socket.h}.
 398
 399 \begin{table}[!htb]
 400   \centering
 401   \footnotesize
 402   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 403     \hline
 404     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Tipo}}&
 405     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Descrizione}}&
 406     \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Header}} \\
 407     \hline
 408     \hline
 409     \type{int8\_t}   & intero a 8 bit con segno   & \headfile{sys/types.h}\\
 410     \type{uint8\_t}  & intero a 8 bit senza segno & \headfile{sys/types.h}\\
 411     \type{int16\_t}  & intero a 16 bit con segno  & \headfile{sys/types.h}\\
 412     \type{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \headfile{sys/types.h}\\
 413     \type{int32\_t}  & intero a 32 bit con segno  & \headfile{sys/types.h}\\
 414     \type{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \headfile{sys/types.h}\\
 415     \hline
 416     \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi&\headfile{sys/socket.h}\\
 417     \type{socklen\_t} & lunghezza (\type{uint32\_t}) dell'indirizzo di
 418     un socket& \headfile{sys/socket.h}\\
 419     \hline
 420     \type{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\type{uint32\_t}) &
 421     \headfile{netinet/in.h}\\
 422     \type{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\type{uint16\_t})&
 423     \headfile{netinet/in.h}\\
 424     \hline
 425   \end{tabular}
 426   \caption{Tipi di dati usati nelle strutture degli indirizzi, secondo quanto
 427     stabilito dallo standard POSIX.1g.}
 428   \label{tab:sock_data_types}
 429 \end{table}
 430
 431 In alcuni sistemi la struttura è leggermente diversa e prevede un primo membro
 432 aggiuntivo \code{uint8\_t sin\_len} (come riportato da R. Stevens in
 433 \cite{UNP1}). Questo campo non verrebbe usato direttamente dal programmatore e
 434 non è richiesto dallo standard POSIX.1g, in Linux pertanto non esiste. Il
 435 campo \type{sa\_family\_t} era storicamente un \ctyp{unsigned short}.
 436
 437 Dal punto di vista del programmatore l'unico uso di questa struttura è quello
 438 di fare da riferimento per il casting, per il kernel le cose sono un po'
 439 diverse, in quanto esso usa il puntatore per recuperare il campo
 440 \var{sa\_family}, comune a tutte le famiglie, con cui determinare il tipo di
 441 indirizzo; per questo motivo, anche se l'uso di un puntatore \ctyp{void *}
 442 sarebbe più immediato per l'utente (che non dovrebbe più eseguire il casting),
 443 è stato mantenuto l'uso di questa struttura.
 444
 445
 446 \subsection{La struttura degli indirizzi IPv4}
 447 \label{sec:sock_sa_ipv4}
 448
 449 I socket di tipo \const{PF\_INET} vengono usati per la comunicazione
 450 attraverso internet; la struttura per gli indirizzi per un socket internet (se
 451 si usa IPv4) è definita come \struct{sockaddr\_in} nell'header file
 452 \headfile{netinet/in.h} ed ha la forma mostrata in
 453 fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
 454
 455 \begin{figure}[!htb]
 456   \footnotesize\centering
 457   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 458     \includestruct{listati/sockaddr_in.h}
 459   \end{minipage}
 460   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in} degli indirizzi dei socket
 461     internet (IPv4) e la struttura \structd{in\_addr} degli indirizzi IPv4.}
 462   \label{fig:sock_sa_ipv4_struct}
 463 \end{figure}
 464
 465 L'indirizzo di un socket internet (secondo IPv4) comprende l'indirizzo
 466 internet di un'interfaccia più un \textsl{numero di porta} (affronteremo in
 467 dettaglio il significato di questi numeri in sez.~\ref{sec:TCP_port_num}).  Il
 468 protocollo IP non prevede numeri di porta, che sono utilizzati solo dai
 469 protocolli di livello superiore come TCP e UDP. Questa struttura però viene
 470 usata anche per i socket RAW che accedono direttamente al livello di IP, nel
 471 qual caso il numero della porta viene impostato al numero di protocollo.
 472
 473 Il membro \var{sin\_family} deve essere sempre impostato a \const{AF\_INET},
 474 altrimenti si avrà un errore di \errcode{EINVAL}; il membro \var{sin\_port}
 475 specifica il \textsl{numero di porta}. I numeri di porta sotto il 1024 sono
 476 chiamati \textsl{riservati} in quanto utilizzati da servizi standard e
 477 soltanto processi con i privilegi di amministratore (con \ids{UID} effettivo
 478 uguale a zero) o con la \itindex{capabilities} \textit{capability}
 479 \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono usare la funzione \func{bind} (che
 480 vedremo in sez.~\ref{sec:TCP_func_bind}) su queste porte.
 481
 482 Il membro \var{sin\_addr} contiene un indirizzo internet, e viene acceduto sia
 483 come struttura (un resto di una implementazione precedente in cui questa era
 484 una \direct{union} usata per accedere alle diverse classi di indirizzi) che
 485 direttamente come intero. In \headfile{netinet/in.h} vengono definite anche
 486 alcune costanti che identificano alcuni indirizzi speciali, riportati in
 487 tab.~\ref{tab:TCP_ipv4_addr}, che rincontreremo più avanti.
 488
 489 Infine occorre sottolineare che sia gli indirizzi che i numeri di porta devono
 490 essere specificati in quello che viene chiamato \textit{network order}, cioè
 491 con i bit ordinati in formato \textit{big endian} (vedi
 492 sez.~\ref{sec:sock_endianness}), questo comporta la necessità di usare apposite
 493 funzioni di conversione per mantenere la portabilità del codice (vedi
 494 sez.~\ref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del problema e le relative
 495 soluzioni).
 496
 497
 498 \subsection{La struttura degli indirizzi IPv6}
 499 \label{sec:sock_sa_ipv6}
 500
 501 Essendo IPv6 un'estensione di IPv4, i socket di tipo \const{PF\_INET6} sono
 502 sostanzialmente identici ai precedenti; la parte in cui si trovano
 503 praticamente tutte le differenze fra i due socket è quella della struttura
 504 degli indirizzi; la sua definizione, presa da \headfile{netinet/in.h}, è
 505 riportata in fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.
 506
 507 \begin{figure}[!htb]
 508   \footnotesize \centering
 509   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 510     \includestruct{listati/sockaddr_in6.h}
 511   \end{minipage}
 512   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in6} degli indirizzi dei socket
 513     IPv6 e la struttura \structd{in6\_addr} degli indirizzi IPv6.}
 514   \label{fig:sock_sa_ipv6_struct}
 515 \end{figure}
 516
 517 Il campo \var{sin6\_family} deve essere sempre impostato ad \const{AF\_INET6},
 518 il campo \var{sin6\_port} è analogo a quello di IPv4 e segue le stesse regole;
 519 il campo \var{sin6\_flowinfo} è a sua volta diviso in tre parti di cui i 24
 520 bit inferiori indicano l'etichetta di flusso, i successivi 4 bit la priorità e
 521 gli ultimi 4 sono riservati. Questi valori fanno riferimento ad alcuni campi
 522 specifici dell'header dei pacchetti IPv6 (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6head}) ed
 523 il loro uso è sperimentale.
 524
 525 Il campo \var{sin6\_addr} contiene l'indirizzo a 128 bit usato da IPv6,
 526 espresso da un vettore di 16 byte. Infine il campo \var{sin6\_scope\_id} è un
 527 campo introdotto in Linux con il kernel 2.4, per gestire alcune operazioni
 528 riguardanti il \itindex{multicast} \textit{multicasting}.  Si noti infine che
 529 \struct{sockaddr\_in6} ha una dimensione maggiore della struttura
 530 \struct{sockaddr} generica di fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}, quindi
 531 occorre stare attenti a non avere fatto assunzioni riguardo alla possibilità
 532 di contenere i dati nelle dimensioni di quest'ultima.
 533
 534
 535 \subsection{La struttura degli indirizzi locali}
 536 \label{sec:sock_sa_local}
 537
 538 I socket di tipo \const{PF\_UNIX} o \const{PF\_LOCAL} vengono usati per una
 539 comunicazione fra processi che stanno sulla stessa macchina (per questo
 540 vengono chiamati \textit{local domain} o anche \textit{Unix domain}); essi
 541 hanno la caratteristica ulteriore di poter essere creati anche in maniera
 542 anonima attraverso la funzione \func{socketpair} (che abbiamo trattato in
 543 sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}).  Quando però si vuole fare riferimento
 544 esplicito ad uno di questi socket si deve usare una struttura degli indirizzi
 545 di tipo \struct{sockaddr\_un}, la cui definizione si è riportata in
 546 fig.~\ref{fig:sock_sa_local_struct}.
 547
 548 \begin{figure}[!htb]
 549   \footnotesize \centering
 550   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 551     \includestruct{listati/sockaddr_un.h}
 552   \end{minipage}
 553   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_un} degli indirizzi dei socket
 554     locali (detti anche \textit{unix domain}) definita in
 555     \headfile{sys/un.h}.}
 556   \label{fig:sock_sa_local_struct}
 557 \end{figure}
 558
 559 In questo caso il campo \var{sun\_family} deve essere \const{AF\_UNIX}, mentre
 560 il campo \var{sun\_path} deve specificare un indirizzo. Questo ha due forme;
 561 può essere un file (di tipo socket) nel filesystem o una stringa univoca
 562 (mantenuta in uno spazio di nomi astratto). Nel primo caso l'indirizzo viene
 563 specificato come una stringa (terminata da uno zero) corrispondente al
 564 \textit{pathname} del file; nel secondo invece \var{sun\_path} inizia con uno
 565 zero e vengono usati come nome i restanti byte come stringa, senza
 566 terminazione.
 567
 568
 569 \subsection{La struttura degli indirizzi AppleTalk}
 570 \label{sec:sock_sa_appletalk}
 571
 572 I socket di tipo \const{PF\_APPLETALK} sono usati dalla libreria
 573 \file{netatalk} per implementare la comunicazione secondo il protocollo
 574 AppleTalk, uno dei primi protocolli di rete usato nel mondo dei personal
 575 computer, usato dalla Apple per connettere fra loro computer e stampanti. Il
 576 kernel supporta solo due strati del protocollo, DDP e AARP, e di norma è
 577 opportuno usare le funzioni della libreria \texttt{netatalk}, tratteremo qui
 578 questo argomento principalmente per mostrare l'uso di un protocollo
 579 alternativo.
 580
 581 I socket AppleTalk permettono di usare il protocollo DDP, che è un protocollo
 582 a pacchetto, di tipo \const{SOCK\_DGRAM}; l'argomento \param{protocol} di
 583 \func{socket} deve essere nullo. È altresì possibile usare i socket raw
 584 specificando un tipo \const{SOCK\_RAW}, nel qual caso l'unico valore valido
 585 per \param{protocol} è \const{ATPROTO\_DDP}.
 586
 587 Gli indirizzi AppleTalk devono essere specificati tramite una struttura
 588 \struct{sockaddr\_atalk}, la cui definizione è riportata in
 589 fig.~\ref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo
 590 il file \headfile{netatalk/at.h}.
 591
 592 \begin{figure}[!htb]
 593   \footnotesize \centering
 594   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 595     \includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
 596   \end{minipage}
 597   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_atalk} degli indirizzi dei socket
 598     AppleTalk, e la struttura \structd{at\_addr} degli indirizzi AppleTalk.}
 599   \label{fig:sock_sa_atalk_struct}
 600 \end{figure}
 601
 602 Il campo \var{sat\_family} deve essere sempre \const{AF\_APPLETALK}, mentre il
 603 campo \var{sat\_port} specifica la porta che identifica i vari servizi. Valori
 604 inferiori a 129 sono usati per le \textsl{porte riservate}, e possono essere
 605 usati solo da processi con i privilegi di amministratore o con la
 606 \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}.
 607 L'indirizzo remoto è specificato nella struttura \var{sat\_addr}, e deve
 608 essere in \textit{network order} (vedi sez.~\ref{sec:sock_endianness}); esso è
 609 composto da un parte di rete data dal campo \var{s\_net}, che può assumere il
 610 valore \const{AT\_ANYNET}, che indica una rete generica e vale anche per
 611 indicare la rete su cui si è, il singolo nodo è indicato da \var{s\_node}, e
 612 può prendere il valore generico \const{AT\_ANYNODE} che indica anche il nodo
 613 corrente, ed il valore \const{ATADDR\_BCAST} che indica tutti i nodi della
 614 rete.
 615
 616
 617 \subsection{La struttura degli indirizzi dei \textit{packet socket}}
 618 \label{sec:sock_sa_packet}
 619
 620 I \textit{packet socket}, identificati dal dominio \const{PF\_PACKET}, sono
 621 un'interfaccia specifica di Linux per inviare e ricevere pacchetti
 622 direttamente su un'interfaccia di rete, senza passare per le funzioni di
 623 gestione dei protocolli di livello superiore. In questo modo è possibile
 624 implementare dei protocolli in user space, agendo direttamente sul livello
 625 fisico. In genere comunque si preferisce usare la libreria
 626 \file{pcap},\footnote{la libreria è mantenuta insieme al comando
 627   \cmd{tcpdump}, informazioni e documentazione si possono trovare sul sito del
 628   progetto \url{http://www.tcpdump.org/}.}  che assicura la portabilità su
 629 altre piattaforme, anche se con funzionalità ridotte.
 630
 631 Questi socket possono essere di tipo \const{SOCK\_RAW} o \const{SOCK\_DGRAM}.
 632 Con socket di tipo \const{SOCK\_RAW} si può operare sul livello di
 633 collegamento, ed i pacchetti vengono passati direttamente dal socket al driver
 634 del dispositivo e viceversa.  In questo modo, in fase di trasmissione, il
 635 contenuto completo dei pacchetti, comprese le varie intestazioni, deve essere
 636 fornito dall'utente. In fase di ricezione invece tutto il contenuto del
 637 pacchetto viene passato inalterato sul socket, anche se il kernel analizza
 638 comunque il pacchetto, riempiendo gli opportuni campi della struttura
 639 \struct{sockaddr\_ll} ad esso associata.
 640
 641 Si usano invece socket di tipo \const{SOCK\_DGRAM} quando si vuole operare a
 642 livello di rete. In questo caso in fase di ricezione l'intestazione del
 643 protocollo di collegamento viene rimossa prima di passare il resto del
 644 pacchetto all'utente, mentre in fase di trasmissione viene creata una
 645 opportuna intestazione per il protocollo a livello di collegamento
 646 utilizzato, usando le informazioni necessarie che devono essere specificate
 647 sempre con una struttura \struct{sockaddr\_ll}.
 648
 649 Nella creazione di un \textit{packet socket} il valore dell'argomento
 650 \param{protocol} di \func{socket} serve a specificare, in \textit{network
 651   order}, il numero identificativo del protocollo di collegamento si vuole
 652 utilizzare. I valori possibili sono definiti secondo lo standard IEEE 802.3, e
 653 quelli disponibili in Linux sono accessibili attraverso opportune costanti
 654 simboliche definite nel file \file{linux/if\_ether.h}. Se si usa il valore
 655 speciale \const{ETH\_P\_ALL} passeranno sul \textit{packet socket} tutti i
 656 pacchetti, qualunque sia il loro protocollo di collegamento. Ovviamente l'uso
 657 di questi socket è una operazione privilegiata e può essere effettuati solo da
 658 un processo con i privilegi di amministratore (\ids{UID} effettivo nullo) o con
 659 la \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
 660
 661 Una volta aperto un \textit{packet socket}, tutti i pacchetti del protocollo
 662 specificato passeranno attraverso di esso, qualunque sia l'interfaccia da cui
 663 provengono; se si vuole limitare il passaggio ad una interfaccia specifica
 664 occorre usare la funzione \func{bind} per agganciare il socket a quest'ultima.
 665
 666 \begin{figure}[!htb]
 667   \footnotesize \centering
 668   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 669     \includestruct{listati/sockaddr_ll.h}
 670   \end{minipage}
 671   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_ll} degli indirizzi dei
 672     \textit{packet socket}.}
 673   \label{fig:sock_sa_packet_struct}
 674 \end{figure}
 675
 676 Nel caso dei \textit{packet socket} la struttura degli indirizzi è di tipo
 677 \struct{sockaddr\_ll}, e la sua definizione è riportata in
 678 fig.~\ref{fig:sock_sa_packet_struct}; essa però viene ad assumere un ruolo
 679 leggermente diverso rispetto a quanto visto finora per gli altri tipi di
 680 socket.  Infatti se il socket è di tipo \const{SOCK\_RAW} si deve comunque
 681 scrivere tutto direttamente nel pacchetto, quindi la struttura non serve più a
 682 specificare gli indirizzi. Essa mantiene questo ruolo solo per i socket di
 683 tipo \const{SOCK\_DGRAM}, per i quali permette di specificare i dati necessari
 684 al protocollo di collegamento, mentre viene sempre utilizzata in lettura (per
 685 entrambi i tipi di socket), per la ricezione dei i dati relativi a ciascun
 686 pacchetto.
 687
 688 Al solito il campo \var{sll\_family} deve essere sempre impostato al valore
 689 \const{AF\_PACKET}. Il campo \var{sll\_protocol} indica il protocollo scelto,
 690 e deve essere indicato in \textit{network order}, facendo uso delle costanti
 691 simboliche definite in \file{linux/if\_ether.h}. Il campo \var{sll\_ifindex} è
 692 l'indice dell'interfaccia, che, in caso di presenza di più interfacce dello
 693 stesso tipo (se ad esempio si hanno più schede ethernet), permette di
 694 selezionare quella con cui si vuole operare (un valore nullo indica qualunque
 695 interfaccia).  Questi sono i due soli campi che devono essere specificati
 696 quando si vuole selezionare una interfaccia specifica, usando questa struttura
 697 con la funzione \func{bind}.
 698
 699 I campi \var{sll\_halen} e \var{sll\_addr} indicano rispettivamente
 700 l'indirizzo associato all'interfaccia sul protocollo di collegamento e la
 701 relativa lunghezza; ovviamente questi valori cambiano a seconda del tipo di
 702 collegamento che si usa, ad esempio, nel caso di ethernet, questi saranno il
 703 MAC address della scheda e la relativa lunghezza. Essi vengono usati, insieme
 704 ai campi \var{sll\_family} e \var{sll\_ifindex} quando si inviano dei
 705 pacchetti, in questo caso tutti gli altri campi devono essere nulli.
 706
 707 Il campo \var{sll\_hatype} indica il tipo ARP, come definito in
 708 \file{linux/if\_arp.h}, mentre il campo \var{sll\_pkttype} indica il tipo di
 709 pacchetto; entrambi vengono impostati alla ricezione di un pacchetto ed han
 710 senso solo in questo caso. In particolare \var{sll\_pkttype} può assumere i
 711 seguenti valori: \const{PACKET\_HOST} per un pacchetto indirizzato alla
 712 macchina ricevente, \const{PACKET\_BROADCAST} per un pacchetto di
 713 \itindex{broadcast} \textit{broadcast}, \const{PACKET\_MULTICAST} per un
 714 pacchetto inviato ad un indirizzo fisico di \itindex{multicast}
 715 \textit{multicast}, \const{PACKET\_OTHERHOST} per un pacchetto inviato ad
 716 un'altra stazione (e ricevuto su un'interfaccia in \index{modo~promiscuo} modo
 717 promiscuo), \const{PACKET\_OUTGOING} per un pacchetto originato dalla propria
 718 macchina che torna indietro sul socket.
 719
 720
 721 Si tenga presente infine che in fase di ricezione, anche se si richiede il
 722 troncamento del pacchetto, le funzioni \func{recv}, \func{recvfrom} e
 723 \func{recvmsg} (vedi sez.~\ref{sec:net_sendmsg}) restituiranno comunque la
 724 lunghezza effettiva del pacchetto così come arrivato sulla linea.
 725
 726 %% \subsection{La struttura degli indirizzi DECnet}
 727 %% \label{sec:sock_sa_decnet}
 728
 729 %% I socket di tipo \const{PF\_DECnet} usano il protocollo DECnet, usato dai VAX
 730 %% Digital sotto VMS quando ancora il TCP/IP non era diventato lo standard di
 731 %% fatto. Il protocollo è un protocollo chiuso, ed il suo uso attuale è limitato
 732 %% alla comunicazione con macchine che stanno comunque scomparendo. Lo si riporta
 733 %% solo come esempio
 734
 735
 736 % TODO: trattare i socket RDS, vedi documentazione del kernel, file
 737 % Documentation/networking/rds.txt
 738
 739
 740
 741 \section{Le funzioni di conversione degli indirizzi}
 742 \label{sec:sock_addr_func}
 743
 744 In questa sezione tratteremo delle varie funzioni usate per manipolare gli
 745 indirizzi, limitandoci però agli indirizzi internet.  Come accennato gli
 746 indirizzi e i numeri di porta usati nella rete devono essere forniti nel
 747 cosiddetto \textit{network order}, che corrisponde al formato \textit{big
 748   endian}, anche quando la proprio macchina non usa questo formati, cosa che
 749 può comportare la necessità di eseguire delle conversioni.
 750
 751
 752 \subsection{Le funzioni per il riordinamento}
 753 \label{sec:sock_func_ord}
 754
 755 Come già visto in sez.~\ref{sec:sock_endianness} il problema connesso
 756 \itindex{endianness} all'\textit{endianness} è che quando si passano dei dati da
 757 un tipo di architettura all'altra i dati vengono interpretati in maniera
 758 diversa, e ad esempio nel caso dell'intero a 16 bit ci si ritroverà con i due
 759 byte in cui è suddiviso scambiati di posto.  Per questo motivo si usano delle
 760 funzioni di conversione che servono a tener conto automaticamente della
 761 possibile differenza fra l'ordinamento usato sul computer e quello che viene
 762 usato nelle trasmissione sulla rete; queste funzioni sono \funcd{htonl},
 763 \funcd{htons}, \funcd{ntohl} e \funcd{ntohs} ed i rispettivi prototipi sono:
 764 \begin{functions}
 765   \headdecl{netinet/in.h}
 766   \funcdecl{unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)}
 767   Converte l'intero a 32 bit \param{hostlong} dal formato della macchina a
 768   quello della rete.
 769
 770   \funcdecl{unsigned short int htons(unsigned short int hostshort)}
 771   Converte l'intero a 16 bit \param{hostshort} dal formato della macchina a
 772   quello della rete.
 773
 774   \funcdecl{unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)}
 775   Converte l'intero a 32 bit \param{netlong} dal formato della rete a quello
 776   della macchina.
 777
 778   \funcdecl{unsigned sort int ntohs(unsigned short int netshort)}
 779   Converte l'intero a 16 bit \param{netshort} dal formato della rete a quello
 780   della macchina.
 781
 782   \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono il valore convertito, e non
 783     prevedono errori.}
 784 \end{functions}
 785
 786 I nomi sono assegnati usando la lettera \texttt{n} come mnemonico per indicare
 787 l'ordinamento usato sulla rete (da \textit{network order}) e la lettera
 788 \texttt{h} come mnemonico per l'ordinamento usato sulla macchina locale (da
 789 \textit{host order}), mentre le lettere \texttt{s} e \texttt{l} stanno ad
 790 indicare i tipi di dato (\ctyp{long} o \ctyp{short}, riportati anche dai
 791 prototipi).
 792
 793 Usando queste funzioni si ha la conversione automatica: nel caso in cui la
 794 macchina che si sta usando abbia una architettura \textit{big endian} queste
 795 funzioni sono definite come macro che non fanno nulla. Per questo motivo vanno
 796 sempre utilizzate, anche quando potrebbero non essere necessarie, in modo da
 797 assicurare la portabilità del codice su tutte le architetture.
 798
 799
 800 \subsection{Le funzioni \func{inet\_aton}, \func{inet\_addr} e
 801   \func{inet\_ntoa}}
 802 \label{sec:sock_func_ipv4}
 803
 804 Un secondo insieme di funzioni di manipolazione serve per passare dal formato
 805 binario usato nelle strutture degli indirizzi alla rappresentazione simbolica
 806 dei numeri IP che si usa normalmente.
 807
 808 Le prime tre funzioni di manipolazione riguardano la conversione degli
 809 indirizzi IPv4 da una stringa in cui il numero di IP è espresso secondo la
 810 cosiddetta notazione \textit{dotted-decimal}, (cioè nella forma
 811 \texttt{192.168.0.1}) al formato binario (direttamente in \textit{network
 812   order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \texttt{a} come
 813 mnemonico per indicare la stringa. Dette funzioni sono \funcd{inet\_addr},
 814 \funcd{inet\_aton} e \funcd{inet\_ntoa}, ed i rispettivi prototipi sono:
 815 \begin{functions}
 816   \headdecl{arpa/inet.h}
 817
 818   \funcdecl{in\_addr\_t inet\_addr(const char *strptr)} Converte la stringa
 819   dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in nel numero IP in network order.
 820
 821   \funcdecl{int inet\_aton(const char *src, struct in\_addr *dest)} Converte
 822   la stringa dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in un indirizzo IP.
 823
 824   \funcdecl{char *inet\_ntoa(struct in\_addr addrptr)}
 825   Converte un indirizzo IP in una stringa \textit{dotted decimal}.
 826
 827   \bodydesc{Tutte queste le funzioni non generano codice di errore.}
 828 \end{functions}
 829
 830 La prima funzione, \func{inet\_addr}, restituisce l'indirizzo a 32 bit in
 831 network order (del tipo \type{in\_addr\_t}) a partire dalla stringa passata
 832 nell'argomento \param{strptr}. In caso di errore (quando la stringa non esprime
 833 un indirizzo valido) restituisce invece il valore \const{INADDR\_NONE} che
 834 tipicamente sono trentadue bit a uno.  Questo però comporta che la stringa
 835 \texttt{255.255.255.255}, che pure è un indirizzo valido, non può essere usata
 836 con questa funzione; per questo motivo essa è generalmente deprecata in favore
 837 di \func{inet\_aton}.
 838
 839 La funzione \func{inet\_aton} converte la stringa puntata da \param{src}
 840 nell'indirizzo binario che viene memorizzato nell'opportuna struttura
 841 \struct{in\_addr} (si veda fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}) situata
 842 all'indirizzo dato dall'argomento \param{dest} (è espressa in questa forma in
 843 modo da poterla usare direttamente con il puntatore usato per passare la
 844 struttura degli indirizzi). La funzione restituisce 0 in caso di successo e 1
 845 in caso di fallimento.  Se usata con \param{dest} inizializzato a \val{NULL}
 846 effettua la validazione dell'indirizzo.
 847
 848 L'ultima funzione, \func{inet\_ntoa}, converte il valore a 32 bit
 849 dell'indirizzo (espresso in \textit{network order}) restituendo il puntatore
 850 alla stringa che contiene l'espressione in formato dotted decimal. Si deve
 851 tenere presente che la stringa risiede in memoria statica, per cui questa
 852 funzione non è \index{funzioni!rientranti} rientrante.
 853
 854
 855 \subsection{Le funzioni \func{inet\_pton} e \func{inet\_ntop}}
 856 \label{sec:sock_conv_func_gen}
 857
 858 Le tre funzioni precedenti sono limitate solo ad indirizzi IPv4, per questo
 859 motivo è preferibile usare le due nuove funzioni \func{inet\_pton} e
 860 \func{inet\_ntop} che possono convertire anche gli indirizzi IPv6. Anche in
 861 questo caso le lettere \texttt{n} e \texttt{p} sono degli mnemonici per
 862 ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation}
 863 e \textit{numeric}.
 864
 865 Entrambe le funzioni accettano l'argomento \param{af} che indica il tipo di
 866 indirizzo, e che può essere soltanto \const{AF\_INET} o \const{AF\_INET6}. La
 867 prima funzione, \funcd{inet\_pton}, serve a convertire una stringa in un
 868 indirizzo; il suo prototipo è:
 869 \begin{prototype}{sys/socket.h}
 870 {int inet\_pton(int af, const char *src, void *addr\_ptr)}
 871
 872   Converte l'indirizzo espresso tramite una stringa nel valore numerico.
 873
 874   \bodydesc{La funzione restituisce un valore negativo se \param{af} specifica
 875     una famiglia di indirizzi non valida, con \var{errno} che assume il valore
 876     \errcode{EAFNOSUPPORT}, un valore nullo se \param{src} non rappresenta un
 877     indirizzo valido, ed un valore positivo in caso di successo.}
 878 \end{prototype}
 879
 880 La funzione converte la stringa indicata tramite \param{src} nel valore
 881 numerico dell'indirizzo IP del tipo specificato da \param{af} che viene
 882 memorizzato all'indirizzo puntato da \param{addr\_ptr}, la funzione
 883 restituisce un valore positivo in caso di successo, nullo se la stringa non
 884 rappresenta un indirizzo valido, e negativo se \param{af} specifica una
 885 famiglia di indirizzi non valida.
 886
 887 La seconda funzione di conversione è \funcd{inet\_ntop} che converte un
 888 indirizzo in una stringa; il suo prototipo è:
 889 \begin{prototype}{sys/socket.h}
 890   {char *inet\_ntop(int af, const void *addr\_ptr, char *dest, size\_t len)}
 891   Converte l'indirizzo dalla relativa struttura in una stringa simbolica.
 892
 893   \bodydesc{La funzione restituisce un puntatore non nullo alla stringa
 894     convertita in caso di successo e \val{NULL} in caso di fallimento, nel
 895     qual caso \var{errno} assume i valori:
 896     \begin{errlist}
 897     \item[\errcode{ENOSPC}] le dimensioni della stringa con la conversione
 898       dell'indirizzo eccedono la lunghezza specificata da \param{len}.
 899     \item[\errcode{ENOAFSUPPORT}] la famiglia di indirizzi \param{af} non è
 900       una valida.
 901   \end{errlist}}
 902 \end{prototype}
 903
 904 La funzione converte la struttura dell'indirizzo puntata da \param{addr\_ptr}
 905 in una stringa che viene copiata nel buffer puntato dall'indirizzo
 906 \param{dest}; questo deve essere preallocato dall'utente e la lunghezza deve
 907 essere almeno \const{INET\_ADDRSTRLEN} in caso di indirizzi IPv4 e
 908 \const{INET6\_ADDRSTRLEN} per indirizzi IPv6; la lunghezza del buffer deve
 909 comunque venire specificata attraverso il parametro \param{len}.
 910
 911 Gli indirizzi vengono convertiti da/alle rispettive strutture di indirizzo
 912 (una struttura \struct{in\_addr} per IPv4, e una struttura \struct{in6\_addr}
 913 per IPv6), che devono essere precedentemente allocate e passate attraverso il
 914 puntatore \param{addr\_ptr}; l'argomento \param{dest} di \func{inet\_ntop} non
 915 può essere nullo e deve essere allocato precedentemente.
 916
 917 Il formato usato per gli indirizzi in formato di presentazione è la notazione
 918 \textit{dotted decimal} per IPv4 e quello descritto in
 919 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.
 920
 921 \index{socket!definizione|)}
 922
 923
 924
 925
 926
 927
 928
 929 % LocalWords:  socket sez cap BSD SVr XTI Transport Interface TCP stream UDP PF
 930 % LocalWords:  datagram broadcast descriptor sys int domain type protocol errno
 931 % LocalWords:  EPROTONOSUPPORT ENFILE kernel EMFILE EACCES EINVAL ENOBUFS raw
 932 % LocalWords:  ENOMEM table family AF address name glibc UNSPEC LOCAL Local IPv
 933 % LocalWords:  communication INET protocols ip AX Amateur IPX Novell APPLETALK
 934 % LocalWords:  Appletalk ddp NETROM NetROM Multiprotocol ATMPVC Access to ATM
 935 % LocalWords:  PVCs ITU ipv PLP DECnet Reserved for project NETBEUI LLC KEY key
 936 % LocalWords:  SECURITY Security callback NETLINK interface device netlink Low
 937 % LocalWords:  PACKET level packet ASH Ash ECONET Acorn Econet ATMSVC SVCs SNA
 938 % LocalWords:  IRDA PPPOX PPPoX WANPIPE Wanpipe BLUETOOTH Bluetooth POSIX bits
 939 % LocalWords:  dall'header tab SOCK capabilities capability styles DGRAM read
 940 % LocalWords:  SEQPACKET RDM sockaddr reference void fig Header uint socklen at
 941 % LocalWords:  addr netinet port len Stevens unsigned short casting nell'header
 942 % LocalWords:  BIND SERVICE bind union order big endian flowinfo dell'header ll
 943 % LocalWords:  multicast multicasting local socketpair sun path filesystem AARP
 944 % LocalWords:  pathname AppleTalk netatalk personal Apple ATPROTO atalk sat if
 945 % LocalWords:  ANYNET node ANYNODE ATADDR BCAST pcap IEEE linux ether ETH ALL
 946 % LocalWords:  sll ifindex ethernet halen MAC hatype ARP arp pkttype HOST recv
 947 % LocalWords:  OTHERHOST OUTGOING recvfrom recvmsg endianness little endtest Mac
 948 % LocalWords:  Intel Digital Motorola IBM VME PowerPC l'Intel xABCD ptr htonl
 949 % LocalWords:  htons ntohl ntohs long hostlong hostshort netlong
 950 % LocalWords:  sort netshort host inet aton ntoa dotted decimal const char src
 951 % LocalWords:  strptr struct dest addrptr INADDR NULL pton ntop presentation af
 952 % LocalWords:  numeric EAFNOSUPPORT size ENOSPC ENOAFSUPPORT ADDRSTRLEN ROUTE
 953 % LocalWords:  of tcpdump page
 954
 955
 956 %%% Local Variables:
 957 %%% mode: latex
 958 %%% TeX-master: "gapil"
 959 %%% End: