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'header \texttt{socket.h}. Un elenco delle
 242 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 \file{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   & \file{sys/types.h}\\
 410     \type{uint8\_t}  & intero a 8 bit senza segno & \file{sys/types.h}\\
 411     \type{int16\_t}  & intero a 16 bit con segno  & \file{sys/types.h}\\
 412     \type{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
 413     \type{int32\_t}  & intero a 32 bit con segno  & \file{sys/types.h}\\
 414     \type{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
 415     \hline
 416     \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi& \file{sys/socket.h}\\
 417     \type{socklen\_t} & lunghezza (\type{uint32\_t}) dell'indirizzo di
 418     un socket& \file{sys/socket.h}\\
 419     \hline
 420     \type{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\type{uint32\_t}) &
 421     \file{netinet/in.h}\\
 422     \type{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\type{uint16\_t})&
 423     \file{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 \file{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 \file{netinet/in.h} vengono definite anche alcune
 486 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 \file{netinet/in.h}, è riportata
 505 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 \file{sys/un.h}.}
 555   \label{fig:sock_sa_local_struct}
 556 \end{figure}
 557
 558 In questo caso il campo \var{sun\_family} deve essere \const{AF\_UNIX}, mentre
 559 il campo \var{sun\_path} deve specificare un indirizzo. Questo ha due forme;
 560 può essere un file (di tipo socket) nel filesystem o una stringa univoca
 561 (mantenuta in uno spazio di nomi astratto). Nel primo caso l'indirizzo viene
 562 specificato come una stringa (terminata da uno zero) corrispondente al
 563 \itindex{pathname} \textit{pathname} del file; nel secondo invece
 564 \var{sun\_path} inizia con uno zero e vengono usati come nome i restanti byte
 565 come stringa, senza terminazione.
 566
 567
 568 \subsection{La struttura degli indirizzi AppleTalk}
 569 \label{sec:sock_sa_appletalk}
 570
 571 I socket di tipo \const{PF\_APPLETALK} sono usati dalla libreria
 572 \file{netatalk} per implementare la comunicazione secondo il protocollo
 573 AppleTalk, uno dei primi protocolli di rete usato nel mondo dei personal
 574 computer, usato dalla Apple per connettere fra loro computer e stampanti. Il
 575 kernel supporta solo due strati del protocollo, DDP e AARP, e di norma è
 576 opportuno usare le funzioni della libreria \texttt{netatalk}, tratteremo qui
 577 questo argomento principalmente per mostrare l'uso di un protocollo
 578 alternativo.
 579
 580 I socket AppleTalk permettono di usare il protocollo DDP, che è un protocollo
 581 a pacchetto, di tipo \const{SOCK\_DGRAM}; l'argomento \param{protocol} di
 582 \func{socket} deve essere nullo. È altresì possibile usare i socket raw
 583 specificando un tipo \const{SOCK\_RAW}, nel qual caso l'unico valore valido
 584 per \param{protocol} è \const{ATPROTO\_DDP}.
 585
 586 Gli indirizzi AppleTalk devono essere specificati tramite una struttura
 587 \struct{sockaddr\_atalk}, la cui definizione è riportata in
 588 fig.~\ref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo
 589 il file \file{netatalk/at.h}.
 590
 591 \begin{figure}[!htb]
 592   \footnotesize \centering
 593   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 594     \includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
 595   \end{minipage}
 596   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_atalk} degli indirizzi dei socket
 597     AppleTalk, e la struttura \structd{at\_addr} degli indirizzi AppleTalk.}
 598   \label{fig:sock_sa_atalk_struct}
 599 \end{figure}
 600
 601 Il campo \var{sat\_family} deve essere sempre \const{AF\_APPLETALK}, mentre il
 602 campo \var{sat\_port} specifica la porta che identifica i vari servizi. Valori
 603 inferiori a 129 sono usati per le \textsl{porte riservate}, e possono essere
 604 usati solo da processi con i privilegi di amministratore o con la
 605 \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}.
 606 L'indirizzo remoto è specificato nella struttura \var{sat\_addr}, e deve
 607 essere in \textit{network order} (vedi sez.~\ref{sec:sock_endianness}); esso è
 608 composto da un parte di rete data dal campo \var{s\_net}, che può assumere il
 609 valore \const{AT\_ANYNET}, che indica una rete generica e vale anche per
 610 indicare la rete su cui si è, il singolo nodo è indicato da \var{s\_node}, e
 611 può prendere il valore generico \const{AT\_ANYNODE} che indica anche il nodo
 612 corrente, ed il valore \const{ATADDR\_BCAST} che indica tutti i nodi della
 613 rete.
 614
 615
 616 \subsection{La struttura degli indirizzi dei \textit{packet socket}}
 617 \label{sec:sock_sa_packet}
 618
 619 I \textit{packet socket}, identificati dal dominio \const{PF\_PACKET}, sono
 620 un'interfaccia specifica di Linux per inviare e ricevere pacchetti
 621 direttamente su un'interfaccia di rete, senza passare per le funzioni di
 622 gestione dei protocolli di livello superiore. In questo modo è possibile
 623 implementare dei protocolli in user space, agendo direttamente sul livello
 624 fisico. In genere comunque si preferisce usare la libreria
 625 \file{pcap},\footnote{la libreria è mantenuta insieme al comando
 626   \cmd{tcpdump}, informazioni e documentazione si possono trovare sul sito del
 627   progetto \url{http://www.tcpdump.org/}.}  che assicura la portabilità su
 628 altre piattaforme, anche se con funzionalità ridotte.
 629
 630 Questi socket possono essere di tipo \const{SOCK\_RAW} o \const{SOCK\_DGRAM}.
 631 Con socket di tipo \const{SOCK\_RAW} si può operare sul livello di
 632 collegamento, ed i pacchetti vengono passati direttamente dal socket al driver
 633 del dispositivo e viceversa.  In questo modo, in fase di trasmissione, il
 634 contenuto completo dei pacchetti, comprese le varie intestazioni, deve essere
 635 fornito dall'utente. In fase di ricezione invece tutto il contenuto del
 636 pacchetto viene passato inalterato sul socket, anche se il kernel analizza
 637 comunque il pacchetto, riempiendo gli opportuni campi della struttura
 638 \struct{sockaddr\_ll} ad esso associata.
 639
 640 Si usano invece socket di tipo \const{SOCK\_DGRAM} quando si vuole operare a
 641 livello di rete. In questo caso in fase di ricezione l'intestazione del
 642 protocollo di collegamento viene rimossa prima di passare il resto del
 643 pacchetto all'utente, mentre in fase di trasmissione viene creata una
 644 opportuna intestazione per il protocollo a livello di collegamento
 645 utilizzato, usando le informazioni necessarie che devono essere specificate
 646 sempre con una struttura \struct{sockaddr\_ll}.
 647
 648 Nella creazione di un \textit{packet socket} il valore dell'argomento
 649 \param{protocol} di \func{socket} serve a specificare, in \textit{network
 650   order}, il numero identificativo del protocollo di collegamento si vuole
 651 utilizzare. I valori possibili sono definiti secondo lo standard IEEE 802.3, e
 652 quelli disponibili in Linux sono accessibili attraverso opportune costanti
 653 simboliche definite nel file \file{linux/if\_ether.h}. Se si usa il valore
 654 speciale \const{ETH\_P\_ALL} passeranno sul \textit{packet socket} tutti i
 655 pacchetti, qualunque sia il loro protocollo di collegamento. Ovviamente l'uso
 656 di questi socket è una operazione privilegiata e può essere effettuati solo da
 657 un processo con i privilegi di amministratore (\ids{UID} effettivo nullo) o con
 658 la \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
 659
 660 Una volta aperto un \textit{packet socket}, tutti i pacchetti del protocollo
 661 specificato passeranno attraverso di esso, qualunque sia l'interfaccia da cui
 662 provengono; se si vuole limitare il passaggio ad una interfaccia specifica
 663 occorre usare la funzione \func{bind} per agganciare il socket a quest'ultima.
 664
 665 \begin{figure}[!htb]
 666   \footnotesize \centering
 667   \begin{minipage}[c]{\textwidth}
 668     \includestruct{listati/sockaddr_ll.h}
 669   \end{minipage}
 670   \caption{La struttura \structd{sockaddr\_ll} degli indirizzi dei
 671     \textit{packet socket}.}
 672   \label{fig:sock_sa_packet_struct}
 673 \end{figure}
 674
 675 Nel caso dei \textit{packet socket} la struttura degli indirizzi è di tipo
 676 \struct{sockaddr\_ll}, e la sua definizione è riportata in
 677 fig.~\ref{fig:sock_sa_packet_struct}; essa però viene ad assumere un ruolo
 678 leggermente diverso rispetto a quanto visto finora per gli altri tipi di
 679 socket.  Infatti se il socket è di tipo \const{SOCK\_RAW} si deve comunque
 680 scrivere tutto direttamente nel pacchetto, quindi la struttura non serve più a
 681 specificare gli indirizzi. Essa mantiene questo ruolo solo per i socket di
 682 tipo \const{SOCK\_DGRAM}, per i quali permette di specificare i dati necessari
 683 al protocollo di collegamento, mentre viene sempre utilizzata in lettura (per
 684 entrambi i tipi di socket), per la ricezione dei i dati relativi a ciascun
 685 pacchetto.
 686
 687 Al solito il campo \var{sll\_family} deve essere sempre impostato al valore
 688 \const{AF\_PACKET}. Il campo \var{sll\_protocol} indica il protocollo scelto,
 689 e deve essere indicato in \textit{network order}, facendo uso delle costanti
 690 simboliche definite in \file{linux/if\_ether.h}. Il campo \var{sll\_ifindex} è
 691 l'indice dell'interfaccia, che, in caso di presenza di più interfacce dello
 692 stesso tipo (se ad esempio si hanno più schede ethernet), permette di
 693 selezionare quella con cui si vuole operare (un valore nullo indica qualunque
 694 interfaccia).  Questi sono i due soli campi che devono essere specificati
 695 quando si vuole selezionare una interfaccia specifica, usando questa struttura
 696 con la funzione \func{bind}.
 697
 698 I campi \var{sll\_halen} e \var{sll\_addr} indicano rispettivamente
 699 l'indirizzo associato all'interfaccia sul protocollo di collegamento e la
 700 relativa lunghezza; ovviamente questi valori cambiano a seconda del tipo di
 701 collegamento che si usa, ad esempio, nel caso di ethernet, questi saranno il
 702 MAC address della scheda e la relativa lunghezza. Essi vengono usati, insieme
 703 ai campi \var{sll\_family} e \var{sll\_ifindex} quando si inviano dei
 704 pacchetti, in questo caso tutti gli altri campi devono essere nulli.
 705
 706 Il campo \var{sll\_hatype} indica il tipo ARP, come definito in
 707 \file{linux/if\_arp.h}, mentre il campo \var{sll\_pkttype} indica il tipo di
 708 pacchetto; entrambi vengono impostati alla ricezione di un pacchetto ed han
 709 senso solo in questo caso. In particolare \var{sll\_pkttype} può assumere i
 710 seguenti valori: \const{PACKET\_HOST} per un pacchetto indirizzato alla
 711 macchina ricevente, \const{PACKET\_BROADCAST} per un pacchetto di
 712 \itindex{broadcast} \textit{broadcast}, \const{PACKET\_MULTICAST} per un
 713 pacchetto inviato ad un indirizzo fisico di \itindex{multicast}
 714 \textit{multicast}, \const{PACKET\_OTHERHOST} per un pacchetto inviato ad
 715 un'altra stazione (e ricevuto su un'interfaccia in \index{modo~promiscuo} modo
 716 promiscuo), \const{PACKET\_OUTGOING} per un pacchetto originato dalla propria
 717 macchina che torna indietro sul socket.
 718
 719
 720 Si tenga presente infine che in fase di ricezione, anche se si richiede il
 721 troncamento del pacchetto, le funzioni \func{recv}, \func{recvfrom} e
 722 \func{recvmsg} (vedi sez.~\ref{sec:net_sendmsg}) restituiranno comunque la
 723 lunghezza effettiva del pacchetto così come arrivato sulla linea.
 724
 725 %% \subsection{La struttura degli indirizzi DECnet}
 726 %% \label{sec:sock_sa_decnet}
 727
 728 %% I socket di tipo \const{PF\_DECnet} usano il protocollo DECnet, usato dai VAX
 729 %% Digital sotto VMS quando ancora il TCP/IP non era diventato lo standard di
 730 %% fatto. Il protocollo è un protocollo chiuso, ed il suo uso attuale è limitato
 731 %% alla comunicazione con macchine che stanno comunque scomparendo. Lo si riporta
 732 %% solo come esempio
 733
 734
 735 % TODO: trattare i socket RDS, vedi documentazione del kernel, file
 736 % Documentation/networking/rds.txt
 737
 738
 739
 740 \section{Le funzioni di conversione degli indirizzi}
 741 \label{sec:sock_addr_func}
 742
 743 In questa sezione tratteremo delle varie funzioni usate per manipolare gli
 744 indirizzi, limitandoci però agli indirizzi internet.  Come accennato gli
 745 indirizzi e i numeri di porta usati nella rete devono essere forniti nel
 746 cosiddetto \textit{network order}, che corrisponde al formato \textit{big
 747   endian}, anche quando la proprio macchina non usa questo formati, cosa che
 748 può comportare la necessità di eseguire delle conversioni.
 749
 750
 751 \subsection{Le funzioni per il riordinamento}
 752 \label{sec:sock_func_ord}
 753
 754 Come già visto in sez.~\ref{sec:sock_endianness} il problema connesso
 755 \itindex{endianness} all'\textit{endianness} è che quando si passano dei dati da
 756 un tipo di architettura all'altra i dati vengono interpretati in maniera
 757 diversa, e ad esempio nel caso dell'intero a 16 bit ci si ritroverà con i due
 758 byte in cui è suddiviso scambiati di posto.  Per questo motivo si usano delle
 759 funzioni di conversione che servono a tener conto automaticamente della
 760 possibile differenza fra l'ordinamento usato sul computer e quello che viene
 761 usato nelle trasmissione sulla rete; queste funzioni sono \funcd{htonl},
 762 \funcd{htons}, \funcd{ntohl} e \funcd{ntohs} ed i rispettivi prototipi sono:
 763 \begin{functions}
 764   \headdecl{netinet/in.h}
 765   \funcdecl{unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)}
 766   Converte l'intero a 32 bit \param{hostlong} dal formato della macchina a
 767   quello della rete.
 768
 769   \funcdecl{unsigned short int htons(unsigned short int hostshort)}
 770   Converte l'intero a 16 bit \param{hostshort} dal formato della macchina a
 771   quello della rete.
 772
 773   \funcdecl{unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)}
 774   Converte l'intero a 32 bit \param{netlong} dal formato della rete a quello
 775   della macchina.
 776
 777   \funcdecl{unsigned sort int ntohs(unsigned short int netshort)}
 778   Converte l'intero a 16 bit \param{netshort} dal formato della rete a quello
 779   della macchina.
 780
 781   \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono il valore convertito, e non
 782     prevedono errori.}
 783 \end{functions}
 784
 785 I nomi sono assegnati usando la lettera \texttt{n} come mnemonico per indicare
 786 l'ordinamento usato sulla rete (da \textit{network order}) e la lettera
 787 \texttt{h} come mnemonico per l'ordinamento usato sulla macchina locale (da
 788 \textit{host order}), mentre le lettere \texttt{s} e \texttt{l} stanno ad
 789 indicare i tipi di dato (\ctyp{long} o \ctyp{short}, riportati anche dai
 790 prototipi).
 791
 792 Usando queste funzioni si ha la conversione automatica: nel caso in cui la
 793 macchina che si sta usando abbia una architettura \textit{big endian} queste
 794 funzioni sono definite come macro che non fanno nulla. Per questo motivo vanno
 795 sempre utilizzate, anche quando potrebbero non essere necessarie, in modo da
 796 assicurare la portabilità del codice su tutte le architetture.
 797
 798
 799 \subsection{Le funzioni \func{inet\_aton}, \func{inet\_addr} e
 800   \func{inet\_ntoa}}
 801 \label{sec:sock_func_ipv4}
 802
 803 Un secondo insieme di funzioni di manipolazione serve per passare dal formato
 804 binario usato nelle strutture degli indirizzi alla rappresentazione simbolica
 805 dei numeri IP che si usa normalmente.
 806
 807 Le prime tre funzioni di manipolazione riguardano la conversione degli
 808 indirizzi IPv4 da una stringa in cui il numero di IP è espresso secondo la
 809 cosiddetta notazione \textit{dotted-decimal}, (cioè nella forma
 810 \texttt{192.168.0.1}) al formato binario (direttamente in \textit{network
 811   order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \texttt{a} come
 812 mnemonico per indicare la stringa. Dette funzioni sono \funcd{inet\_addr},
 813 \funcd{inet\_aton} e \funcd{inet\_ntoa}, ed i rispettivi prototipi sono:
 814 \begin{functions}
 815   \headdecl{arpa/inet.h}
 816
 817   \funcdecl{in\_addr\_t inet\_addr(const char *strptr)} Converte la stringa
 818   dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in nel numero IP in network order.
 819
 820   \funcdecl{int inet\_aton(const char *src, struct in\_addr *dest)} Converte
 821   la stringa dell'indirizzo \textit{dotted decimal} in un indirizzo IP.
 822
 823   \funcdecl{char *inet\_ntoa(struct in\_addr addrptr)}
 824   Converte un indirizzo IP in una stringa \textit{dotted decimal}.
 825
 826   \bodydesc{Tutte queste le funzioni non generano codice di errore.}
 827 \end{functions}
 828
 829 La prima funzione, \func{inet\_addr}, restituisce l'indirizzo a 32 bit in
 830 network order (del tipo \type{in\_addr\_t}) a partire dalla stringa passata
 831 nell'argomento \param{strptr}. In caso di errore (quando la stringa non esprime
 832 un indirizzo valido) restituisce invece il valore \const{INADDR\_NONE} che
 833 tipicamente sono trentadue bit a uno.  Questo però comporta che la stringa
 834 \texttt{255.255.255.255}, che pure è un indirizzo valido, non può essere usata
 835 con questa funzione; per questo motivo essa è generalmente deprecata in favore
 836 di \func{inet\_aton}.
 837
 838 La funzione \func{inet\_aton} converte la stringa puntata da \param{src}
 839 nell'indirizzo binario che viene memorizzato nell'opportuna struttura
 840 \struct{in\_addr} (si veda fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}) situata
 841 all'indirizzo dato dall'argomento \param{dest} (è espressa in questa forma in
 842 modo da poterla usare direttamente con il puntatore usato per passare la
 843 struttura degli indirizzi). La funzione restituisce 0 in caso di successo e 1
 844 in caso di fallimento.  Se usata con \param{dest} inizializzato a \val{NULL}
 845 effettua la validazione dell'indirizzo.
 846
 847 L'ultima funzione, \func{inet\_ntoa}, converte il valore a 32 bit
 848 dell'indirizzo (espresso in \textit{network order}) restituendo il puntatore
 849 alla stringa che contiene l'espressione in formato dotted decimal. Si deve
 850 tenere presente che la stringa risiede in memoria statica, per cui questa
 851 funzione non è \index{funzioni!rientranti} rientrante.
 852
 853
 854 \subsection{Le funzioni \func{inet\_pton} e \func{inet\_ntop}}
 855 \label{sec:sock_conv_func_gen}
 856
 857 Le tre funzioni precedenti sono limitate solo ad indirizzi IPv4, per questo
 858 motivo è preferibile usare le due nuove funzioni \func{inet\_pton} e
 859 \func{inet\_ntop} che possono convertire anche gli indirizzi IPv6. Anche in
 860 questo caso le lettere \texttt{n} e \texttt{p} sono degli mnemonici per
 861 ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation}
 862 e \textit{numeric}.
 863
 864 Entrambe le funzioni accettano l'argomento \param{af} che indica il tipo di
 865 indirizzo, e che può essere soltanto \const{AF\_INET} o \const{AF\_INET6}. La
 866 prima funzione, \funcd{inet\_pton}, serve a convertire una stringa in un
 867 indirizzo; il suo prototipo è:
 868 \begin{prototype}{sys/socket.h}
 869 {int inet\_pton(int af, const char *src, void *addr\_ptr)}
 870
 871   Converte l'indirizzo espresso tramite una stringa nel valore numerico.
 872
 873   \bodydesc{La funzione restituisce un valore negativo se \param{af} specifica
 874     una famiglia di indirizzi non valida, con \var{errno} che assume il valore
 875     \errcode{EAFNOSUPPORT}, un valore nullo se \param{src} non rappresenta un
 876     indirizzo valido, ed un valore positivo in caso di successo.}
 877 \end{prototype}
 878
 879 La funzione converte la stringa indicata tramite \param{src} nel valore
 880 numerico dell'indirizzo IP del tipo specificato da \param{af} che viene
 881 memorizzato all'indirizzo puntato da \param{addr\_ptr}, la funzione
 882 restituisce un valore positivo in caso di successo, nullo se la stringa non
 883 rappresenta un indirizzo valido, e negativo se \param{af} specifica una
 884 famiglia di indirizzi non valida.
 885
 886 La seconda funzione di conversione è \funcd{inet\_ntop} che converte un
 887 indirizzo in una stringa; il suo prototipo è:
 888 \begin{prototype}{sys/socket.h}
 889   {char *inet\_ntop(int af, const void *addr\_ptr, char *dest, size\_t len)}
 890   Converte l'indirizzo dalla relativa struttura in una stringa simbolica.
 891
 892   \bodydesc{La funzione restituisce un puntatore non nullo alla stringa
 893     convertita in caso di successo e \val{NULL} in caso di fallimento, nel
 894     qual caso \var{errno} assume i valori:
 895     \begin{errlist}
 896     \item[\errcode{ENOSPC}] le dimensioni della stringa con la conversione
 897       dell'indirizzo eccedono la lunghezza specificata da \param{len}.
 898     \item[\errcode{ENOAFSUPPORT}] la famiglia di indirizzi \param{af} non è
 899       una valida.
 900   \end{errlist}}
 901 \end{prototype}
 902
 903 La funzione converte la struttura dell'indirizzo puntata da \param{addr\_ptr}
 904 in una stringa che viene copiata nel buffer puntato dall'indirizzo
 905 \param{dest}; questo deve essere preallocato dall'utente e la lunghezza deve
 906 essere almeno \const{INET\_ADDRSTRLEN} in caso di indirizzi IPv4 e
 907 \const{INET6\_ADDRSTRLEN} per indirizzi IPv6; la lunghezza del buffer deve
 908 comunque venire specificata attraverso il parametro \param{len}.
 909
 910 Gli indirizzi vengono convertiti da/alle rispettive strutture di indirizzo
 911 (una struttura \struct{in\_addr} per IPv4, e una struttura \struct{in6\_addr}
 912 per IPv6), che devono essere precedentemente allocate e passate attraverso il
 913 puntatore \param{addr\_ptr}; l'argomento \param{dest} di \func{inet\_ntop} non
 914 può essere nullo e deve essere allocato precedentemente.
 915
 916 Il formato usato per gli indirizzi in formato di presentazione è la notazione
 917 \textit{dotted decimal} per IPv4 e quello descritto in
 918 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.
 919
 920 \index{socket!definizione|)}
 921
 922
 923
 924
 925
 926
 927
 928 % LocalWords:  socket sez cap BSD SVr XTI Transport Interface TCP stream UDP PF
 929 % LocalWords:  datagram broadcast descriptor sys int domain type protocol errno
 930 % LocalWords:  EPROTONOSUPPORT ENFILE kernel EMFILE EACCES EINVAL ENOBUFS raw
 931 % LocalWords:  ENOMEM table family AF address name glibc UNSPEC LOCAL Local IPv
 932 % LocalWords:  communication INET protocols ip AX Amateur IPX Novell APPLETALK
 933 % LocalWords:  Appletalk ddp NETROM NetROM Multiprotocol ATMPVC Access to ATM
 934 % LocalWords:  PVCs ITU ipv PLP DECnet Reserved for project NETBEUI LLC KEY key
 935 % LocalWords:  SECURITY Security callback NETLINK interface device netlink Low
 936 % LocalWords:  PACKET level packet ASH Ash ECONET Acorn Econet ATMSVC SVCs SNA
 937 % LocalWords:  IRDA PPPOX PPPoX WANPIPE Wanpipe BLUETOOTH Bluetooth POSIX bits
 938 % LocalWords:  dall'header tab SOCK capabilities capability styles DGRAM read
 939 % LocalWords:  SEQPACKET RDM sockaddr reference void fig Header uint socklen at
 940 % LocalWords:  addr netinet port len Stevens unsigned short casting nell'header
 941 % LocalWords:  BIND SERVICE bind union order big endian flowinfo dell'header ll
 942 % LocalWords:  multicast multicasting local socketpair sun path filesystem AARP
 943 % LocalWords:  pathname AppleTalk netatalk personal Apple ATPROTO atalk sat if
 944 % LocalWords:  ANYNET node ANYNODE ATADDR BCAST pcap IEEE linux ether ETH ALL
 945 % LocalWords:  sll ifindex ethernet halen MAC hatype ARP arp pkttype HOST recv
 946 % LocalWords:  OTHERHOST OUTGOING recvfrom recvmsg endianness little endtest Mac
 947 % LocalWords:  Intel Digital Motorola IBM VME PowerPC l'Intel xABCD ptr htonl
 948 % LocalWords:  htons ntohl ntohs long hostlong hostshort netlong
 949 % LocalWords:  sort netshort host inet aton ntoa dotted decimal const char src
 950 % LocalWords:  strptr struct dest addrptr INADDR NULL pton ntop presentation af
 951 % LocalWords:  numeric EAFNOSUPPORT size ENOSPC ENOAFSUPPORT ADDRSTRLEN ROUTE
 952 % LocalWords:  of tcpdump page
 953
 954
 955 %%% Local Variables:
 956 %%% mode: latex
 957 %%% TeX-master: "gapil"
 958 %%% End: