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\chapter{Socket TCP elementari}
\label{cha:elem_TCP_sock}
-In questo capitolo inizieremo ad approndire la conoscenza dei socket TCP,
-tratteremo qui dunque il funzionamento delle varie funzioni che si sono usate
-nei due esempi elementari forniti in precedenza (vedi \ref{sec:net_cli_sample}
-e \ref{sec:net_serv_sample}), previa una descrizione delle principali
+In questo capitolo iniziamo ad approfondire la conoscenza dei socket TCP,
+tratteremo qui dunque le varie funzioni che si sono usate nei due esempi
+elementari forniti nel capitolo precedente (vedi \secref{sec:net_cli_sample} e
+\secref{sec:net_serv_sample}), previa una descrizione delle principali
caratteristiche del funzionamento di una connessione TCP.
-La seconda parte del capitolo sarà poi dedicata alla scrittura di una prima
-semplice applicazione client/server completa, che implementi il servizio
-standard \texttt{echo} su TCP.
\section{Il funzionamento di una connessione TCP}
\label{sec:TCPel_connession}
Prima di entrare nei dettagli delle funzioni usate nelle applicazioni che
-utilizzano i socket TCP, è fondamentale spiegare alcune basi del funzionamento
-del TCP, la conoscenza del funzionamento del protocollo è infatti essenziale
-per capire il modello di programmazione ed il funzionamento delle API.
-
-In particolare ci concentreremo sulle modalità con le quali il protocollo da
-inizio e conclude una connessione; faremo anche un breve accenno al
-significato di alcuni dei vari stati che il protocollo assume durante la vita
-di una connessione, che possono essere osservati per ciascun socket attivo con
-l'uso del programma \texttt{netstat}.
-
-\subsection{La creazione della connessione: il \textit{three way handushake}}
+utilizzano i socket TCP, è fondamentale spiegare alcune delle basi del
+funzionamento del protocollo poiché questa conoscenza è essenziale per
+comprendere il comportamento di dette funzioni per questi socket, ed il
+relativo modello di programmazione.
+
+Il protocollo TCP serve a creare degli \textit{stream socket}, cioè un canale
+di comunicazione che stabilisce una connessione fra due stazioni, in modo che
+queste possano scambiarsi i dati. In questo capitolo ci concentreremo sulle
+modalità con le quali il protocollo dà inizio e conclude una connessione e
+faremo inoltre un breve accenno al significato di alcuni dei vari stati che
+questa viene ad assumere durante la sua vita.
+
+\subsection{La creazione della connessione: il \textit{three way handshake}}
\label{sec:TCPel_conn_cre}
Il processo che porta a creare una connessione TCP è chiamato \textit{three
- way handushake}; la successione tipica degli eventi (la stessa che si
+ way handshake}; la successione tipica degli eventi (la stessa che si
verifica utilizzando il codice dei due precedenti esempi elementari
-\ref{fig:net_cli_code} e \ref{fig:net_serv_code}) che porta alla creazione di
-una connessione è la seguente:
+\figref{fig:net_cli_code} e \figref{fig:net_serv_code}) che porta alla
+creazione di una connessione è la seguente:
-\begin{itemize}
+\begin{enumerate}
\item Il server deve essere preparato per accettare le connessioni in arrivo;
il procedimento si chiama \textsl{apertura passiva} del socket (in inglese
\textit{passive open}); questo viene fatto chiamando la sequenza di funzioni
- \texttt{socket}, \texttt{bind} e \texttt{listen}. Completata l'apertura
- passiva il server chiama la funzione \texttt{accept} e il processo si blocca
- in attesa di connessioni.
+ \func{socket}, \func{bind} e \func{listen}. Completata l'apertura passiva il
+ server chiama la funzione \func{accept} e il processo si blocca in attesa di
+ connessioni.
\item Il client richiede l'inizio della connessione usando la funzione
- \texttt{connect}, attraverso un procedimento che viene chiamato
+ \func{connect}, attraverso un procedimento che viene chiamato
\textsl{apertura attiva}, dall'inglese \textit{active open}. La chiamata di
- \texttt{connect} blocca il processo e causa l'invio da parte del client di
- un segmento \texttt{SYN}\footnote{Si ricordi che il segmento è l'unità
- elementare di dati trasmessa dal protocollo TCP al livello superiore;
- tutti i segmenti hanno un header che contiene le informazioni che servono
- allo \textit{stack TCP} (così viene di solito chiamata la parte del kernel
- che implementa il protocollo) per realizzare la comunicazione, fra questi
- dati ci sono una serie di flag usati per gestire la connessione, come
- \texttt{SYN}, \texttt{ACK}, \texttt{URG}, \texttt{FIN}, alcuni di essi,
- come \texttt{SYN} (che sta per \textit{sincronize}) corrispondono a
- funzioni particolari del protocollo e danno il nome al segmento, (per
- maggiori dettagli vedere \ref{cha:tcp_protocol})}, in sostanza viene
- inviato al server un pacchetto IP che contiene solo gli header IP e TCP (con
- il numero di sequenza iniziale e il flag \texttt{SYN}) e le opzioni di TCP.
+ \func{connect} blocca il processo e causa l'invio da parte del client di un
+ segmento SYN,\footnote{Si ricordi che il segmento è l'unità elementare di
+ dati trasmessa dal protocollo TCP al livello successivo; tutti i segmenti
+ hanno un header che contiene le informazioni che servono allo
+ \textit{stack TCP} (così viene di solito chiamata la parte del kernel che
+ implementa il protocollo) per realizzare la comunicazione, fra questi dati
+ ci sono una serie di flag usati per gestire la connessione, come SYN, ACK,
+ URG, FIN, alcuni di essi, come SYN (che sta per \textit{syncronize})
+ corrispondono a funzioni particolari del protocollo e danno il nome al
+ segmento, (per maggiori dettagli vedere \capref{cha:tcp_protocol}).} in
+ sostanza viene inviato al server un pacchetto IP che contiene solo gli
+ header IP e TCP (con il numero di sequenza iniziale e il flag SYN) e le
+ opzioni di TCP.
-\item il server deve dare ricevuto (l'\textit{acknowledge}) del \texttt{SYN}
- del client, inoltre anche il server deve inviare il suo \texttt{SYN} al
- client (e trasmettere il suo numero di sequenza iniziale) questo viene fatto
- ritrasmettendo un singolo segmento in cui entrambi i flag \texttt{SYN}
- \texttt{ACK} e sono settati.
+\item il server deve dare ricevuto (l'\textit{acknowledge}) del SYN del
+ client, inoltre anche il server deve inviare il suo SYN al client (e
+ trasmettere il suo numero di sequenza iniziale) questo viene fatto
+ ritrasmettendo un singolo segmento in cui sono impostati entrambi i flag SYN
+ ACK.
\item una volta che il client ha ricevuto l'acknowledge dal server la funzione
- \texttt{connect} ritorna, l'ultimo passo è dare dare il ricevuto del
- \texttt{SYN} del server inviando un \texttt{ACK}. Alla ricezione di
- quest'ultimo la funzione \texttt{accept} del server ritorna e la connessione
- è stabilita.
-\end{itemize}
+ \func{connect} ritorna, l'ultimo passo è dare dare il ricevuto del SYN del
+ server inviando un ACK. Alla ricezione di quest'ultimo la funzione
+ \func{accept} del server ritorna e la connessione è stabilita.
+\end{enumerate}
Il procedimento viene chiamato \textit{three way handshake} dato che per
-realizzarlo devono essere scambiati tre segmenti. In \nfig\ si è
-rappresentata graficamente la sequenza di scambio dei segmenti che stabilisce
-la connessione.
+realizzarlo devono essere scambiati tre segmenti. In \figref{fig:TCPel_TWH}
+si è rappresentata graficamente la sequenza di scambio dei segmenti che
+stabilisce la connessione.
% Una analogia citata da R. Stevens per la connessione TCP è quella con il
% sistema del telefono. La funzione \texttt{socket} può essere considerata
\begin{figure}[htb]
\centering
-
+ \includegraphics[width=10cm]{img/three_way_handshake}
\caption{Il \textit{three way handshake} del TCP}
\label{fig:TCPel_TWH}
\end{figure}
Si è accennato in precedenza ai \textsl{numeri di sequenza} (che sono anche
-riportati in \curfig); per gestire una connessione affidabile infatti il
-protocollo TCP prevede nell'header la presenza di un numero a 32 bit (chiamato
-appunto \textit{sequence number}) che identifica a quale byte nella sequenza
-del flusso corrisponde il primo byte della sezione dati contenuta nel
-segmento.
+riportati in \figref{fig:TCPel_TWH}); per gestire una connessione affidabile
+infatti il protocollo TCP prevede nell'header la presenza di un numero a 32
+bit (chiamato appunto \textit{sequence number}) che identifica a quale byte
+nella sequenza del flusso corrisponde il primo byte della sezione dati
+contenuta nel segmento.
Il numero di sequenza di ciascun segmento viene calcolato a partire da un
\textsl{numero di sequenza iniziale} generato in maniera casuale del kernel
all'inizio della connessione e trasmesso con il SYN; l'acknowledgement di
-ciascun segmento viene effettuato dall'altro capo della connessione settando
-il flag \texttt{ACK} e restituendo nell'apposito campo dell'header un
+ciascun segmento viene effettuato dall'altro capo della connessione impostando
+il flag ACK e restituendo nell'apposito campo dell'header un
\textit{acknowledge number}) pari al numero di sequenza che il ricevente si
aspetta di ricevere con il pacchetto successivo; dato che il primo pacchetto
SYN consuma un byte, nel \textit{three way handshake} il numero di acknowledge
è sempre pari al numero di sequenza iniziale incrementato di uno; lo stesso
-varrà anche (vedi \nfig) per l'acknowledgement di un FIN.
+varrà anche (vedi \figref{fig:TCPel_close}) per l'acknowledgement di un FIN.
\subsection{Le opzioni TCP.}
\label{sec:TCPel_TCP_opt}
regolare la connessione. Normalmente vengono usate le seguenti opzioni:
\begin{itemize}
-\item \textit{MSS option} Sta per \textit{maximum segment size}, con questa
- opzione ciascun capo della connessione annuncia all'altro il massimo
+\item \textit{MSS option}, dove MMS sta per \textit{maximum segment size}, con
+ questa opzione ciascun capo della connessione annuncia all'altro il massimo
ammontare di dati che vorrebbe accettare per ciascun segmento nella
- connesione corrente. È possibile leggere e scrivere questo valore attraverso
- l'opzione del socket \texttt{TCP\_MAXSEG}.
+ connessione corrente. È possibile leggere e scrivere questo valore
+ attraverso l'opzione del socket \const{TCP\_MAXSEG}.
-\item \textit{window scale option} come spiegato in \ref{cha:tcp_protocol} il
- protocollo TCP implementa il controllo di flusso attraverso una
+\item \textit{window scale option}; come spiegato in \capref{cha:tcp_protocol}
+ il protocollo TCP implementa il controllo di flusso attraverso una
\textsl{finestra annunciata} (\textit{advertized window}) con la quale
ciascun capo della comunicazione dichiara quanto spazio disponibile ha in
- memoria per i dati. Questo è un numero a 16 bit dell'haeader, che così può
- indicare un massimo di 65535 bytes (anche se linux usa come massimo 32767
- per evitare problemi con alcuni stack bacati che usano l'aritmetica con
- segno per implementare lo stack TCP); ma alcuni tipi di connessione come
- quelle ad alta velocità (sopra i 45Mbits/sec) e quelle che hanno grandi
- ritardi nel cammino dei pacchetti (come i satelliti) richiedono una finestra
- più grande per poter ottenere il massimo dalla trasmissione, per questo
- esiste questa opzione che indica un fattore di scala da applicare al valore
- della finestra annunciata\footnote{essendo una nuova opzione per garantire
- la compatibilità con delle vecchie implementazioni del protocollo la
- procedura che la attiva prevede come negoziazione che l'altro capo della
- connessione riconosca esplicitamente l'opzione inserendola anche lui nel
- suo SYN di risposta dell'apertura della connessione} per la connessione
- corrente (espresso come numero di bit cui shiftare a sinistra il valore
- della finestra annunciata inserito nel pacchetto).
-
-\item \textit{timestamp option} è anche questa una nuova opzione necessaria
+ memoria per i dati. Questo è un numero a 16 bit dell'header, che così può
+ indicare un massimo di 65535 byte (anche se Linux usa come massimo 32767 per
+ evitare problemi con alcuni stack bacati che usano l'aritmetica con segno
+ per implementare lo stack TCP); ma alcuni tipi di connessione come quelle ad
+ alta velocità (sopra i 45Mbit/sec) e quelle che hanno grandi ritardi nel
+ cammino dei pacchetti (come i satelliti) richiedono una finestra più grande
+ per poter ottenere il massimo dalla trasmissione, per questo esiste questa
+ opzione che indica un fattore di scala da applicare al valore della finestra
+ annunciata\footnote{essendo una nuova opzione per garantire la compatibilità
+ con delle vecchie implementazioni del protocollo la procedura che la
+ attiva prevede come negoziazione che l'altro capo della connessione
+ riconosca esplicitamente l'opzione inserendola anche lui nel suo SYN di
+ risposta dell'apertura della connessione.} per la connessione corrente
+ (espresso come numero di bit cui spostare a sinistra il valore della
+ finestra annunciata inserito nel pacchetto).
+
+\item \textit{timestamp option}, è anche questa una nuova opzione necessaria
per le connessioni ad alta velocità per evitare possibili corruzioni di dati
dovute a pacchetti perduti che riappaiono; anche questa viene negoziata come
la precedente.
\end{itemize}
La MSS è generalmente supportata da quasi tutte le implementazioni del
-protocollo, le ultime due opzioni (trattate nell'RFC 1323) sono meno comuni;
+protocollo, le ultime due opzioni (trattate nell'RFC~1323) sono meno comuni;
vengono anche dette \textit{long fat pipe options} dato che questo è il nome
che viene dato alle connessioni caratterizzate da alta velocità o da ritardi
-elevati. In ogni caso linux supporta pienamente entrambe le opzioni.
+elevati. In ogni caso Linux supporta pienamente entrambe le opzioni.
\subsection{La terminazione della connessione}
\label{sec:TCPel_conn_term}
Mentre per creare una connessione occorre un interscambio di tre segmenti, la
-procedura di chiusura ne richede quattro; ancora una volta si può fare
-riferimento al codice degli esempi \ref{fig:net_cli_code} e
-\ref{fig:net_serv_code}, in questo caso la successione degli eventi è la
+procedura di chiusura ne richiede quattro; ancora una volta si può fare
+riferimento al codice degli esempi \figref{fig:net_cli_code} e
+\figref{fig:net_serv_code}, in questo caso la successione degli eventi è la
seguente:
\begin{enumerate}
-\item Un processo ad uno dei due capi chiama la funzione \texttt{close}, dando
- l'avvio a quella che viene chiamata \textsl{chiusura attiva} (da
+\item Un processo ad uno dei due capi chiama la funzione \func{close}, dando
+ l'avvio a quella che viene chiamata \textsl{chiusura attiva} (o
\textit{active close}). Questo comporta l'emissione di un segmento FIN, che
significa che si è finito con l'invio dei dati sulla connessione.
\item L'altro capo della connessione riceve il FIN ed esegue la
- \textit{chiusura passiva} (da \textit{passive close}); al FIN, come per
- tutti i pacchetti, viene risposto con un ACK. Inoltre il ricevimento del FIN
- viene passato al processo che ha aperto il socket come un end of file sulla
- lettura (dopo che ogni altro eventuale dato rimasto in coda è stato
- ricevuto), dato che il ricevimento di un FIN significa che non si
+ \textit{chiusura passiva} (o \textit{passive close}); al FIN, come ad ogni
+ altro pacchetto, viene risposto con un ACK. Inoltre il ricevimento del FIN
+ viene segnalato al processo che ha aperto il socket (dopo che ogni altro
+ eventuale dato rimasto in coda è stato ricevuto) come un end-of-file sulla
+ lettura, questo perché il ricevimento di un FIN significa che non si
riceveranno altri dati sulla connessione.
\item Dopo un certo tempo anche il secondo processo chiamerà la funzione
- \texttt{close} sul proprio socket, causando l'emissione di un altro segmento
+ \func{close} sul proprio socket, causando l'emissione di un altro segmento
FIN.
-
+
\item L'altro capo della connessione riceverà il FIN conclusivo e risponderà
con un ACK.
\end{enumerate}
-
Dato che in questo caso sono richiesti un FIN ed un ACK per ciascuna direzione
-normalmente i segmenti scambiati sono quattro; normalmente giacché in alcune
-sitazioni il FIN del passo 1) è inviato insieme a dei dati. Comunque non è
-detto, anche se è possibile, che i segmenti inviati nei passi 2 e 3, siano
-accorpati in un singolo segmento. In \nfig\ si è rappresentato graficamente lo
-sequenza di scambio dei segmenti che stabilisce la connessione.
+normalmente i segmenti scambiati sono quattro. Questo non è vero sempre
+giacché in alcune situazioni il FIN del passo 1) è inviato insieme a dei dati.
+Inoltre è possibile che i segmenti inviati nei passi 2 e 3 dal capo che
+effettua la chiusura passiva, siano accorpati in un singolo segmento. In
+\figref{fig:TCPel_close} si è rappresentato graficamente lo sequenza di
+scambio dei segmenti che stabilisce la connessione.
\begin{figure}[htb]
- \centering
-
- \caption{Il \textit{three way handshake} del TCP}
- \label{fig:TCPel_TWH}
+ \centering
+ \includegraphics[width=10cm]{img/tcp_close}
+ \caption{La chiusura di una connessione TCP}
+ \label{fig:TCPel_close}
\end{figure}
Come per il SYN anche il FIN occupa un byte nel numero di sequenza, per cui
l'ACK riporterà un \textit{acknowledge number} incrementato di uno.
Si noti che nella sequenza di chiusura fra i passi 2 e 3 è in teoria possibile
-che si mantenga un flusso di dati dal capo della connessione che sta eseguendo
-la chiusura passiva a quello che sta eseguendo la chiusura attiva. Nella
-sequenza indicata i dati verrebbero persi, dato che si è chiuso il socket, ma
-esistono situazione in cui si vuole che avvenga proprio questo, che è chiamato
-\textit{half-close}, per cui torneremo su questo aspetto e su come utilizzarlo
-più avanti, quando parleremo della funzione \texttt{shutdown}.
+che si mantenga un flusso di dati dal capo della connessione che deve ancora
+eseguire la chiusura passiva a quello che sta eseguendo la chiusura attiva.
+Nella sequenza indicata i dati verrebbero persi, dato che si è chiuso il
+socket dal lato che esegue la chiusura attiva; esistono tuttavia situazioni in
+cui si vuole poter sfruttare questa possibilità, usando una procedura che è
+chiamata \textit{half-close}; torneremo su questo aspetto e su come
+utilizzarlo più avanti, quando parleremo della funzione \func{shutdown}.
La emissione del FIN avviene quando il socket viene chiuso, questo però non
-avviene solo per la chiamata della funzione \texttt{close} (come in
-\ref{fig:net_serv_code}), ma anche alla terminazione di un processo (come in
-\ref{fig:net_cli_code}). Questo vuol dire ad esempio che se un processo viene
-terminato da un segnale tutte le connessioni aperte verranno chiuse.
+avviene solo per la chiamata della funzione \func{close} (come in
+\figref{fig:net_serv_code}), ma anche alla terminazione di un processo (come
+in \figref{fig:net_cli_code}). Questo vuol dire ad esempio che se un processo
+viene terminato da un segnale tutte le connessioni aperte verranno chiuse.
Infine è da sottolineare che, benché nella figura (e nell'esempio che vedremo
-in \ref{sec:TCPel_echo_example}) sia il client ad eseguire la chiusura attiva,
-nella realtà questa può essere eseguita da uno qualunque dei due capi della
-comunicazione (come in fatto in precedenza da \ref{fig:net_serv_code}), e
-benché quello del client sia il caso più comune ci sono alcuni servizi, il
-principale dei quali è l'HTTP, per i quali è il server ad effettuare la
-chiusura attiva.
+più avanti in \secref{sec:TCPsimp_echo}) sia stato il client ad eseguire la
+chiusura attiva, nella realtà questa può essere eseguita da uno qualunque dei
+due capi della comunicazione (come in fatto in precedenza nell'esempio di
+\figref{fig:net_serv_code}), e anche se il caso più comune resta quello del
+client, ci sono alcuni servizi, il principale dei quali è l'HTTP, per i
+quali è il server ad effettuare la chiusura attiva.
+
\subsection{Un esempio di connessione}
\label{sec:TCPel_conn_dia}
Le operazioni del TCP nella creazione e conclusione di una connessione sono
specificate attraverso il diagramma di transizione degli stati riportato in
-\nfig. TCP prevede l'esistenza di 11 diversi stati per un socket ed un insieme
-di regole per le transizioni da uno stato all'altro basate sullo stato
-corrente e sul tipo di segmento ricevuto; i nomi degli stati sono gli stessi
-che vengono riportati del comando \texttt{netstat} nel campo \textit{State}.
+\figref{fig:TPCel_conn_example}. TCP prevede l'esistenza di 11 diversi stati
+per un socket ed un insieme di regole per le transizioni da uno stato
+all'altro basate sullo stato corrente e sul tipo di segmento ricevuto; i nomi
+degli stati sono gli stessi che vengono riportati del comando \cmd{netstat}
+nel campo \textit{State}.
Una descrizione completa del funzionamento del protocollo va al di là degli
obiettivi di questo libro; un approfondimento sugli aspetti principali si
-trova in \ref{cha:tcp_protocol}, ma per una trattazione esauriente il miglior
-riferimento resta (FIXME citare lo Stevens); qui ci limiteremo a descrivere
+trova in \capref{cha:tcp_protocol}, ma per una trattazione esauriente il
+miglior riferimento resta \cite{TCPIll1}; qui ci limiteremo a descrivere
brevemente un semplice esempio di connessione e le transizioni che avvengono
nei due casi appena citati (creazione e terminazione della connessione).
-In assenza di connessione lo stato del TCP è \textsl{CLOSED}; quando una
+In assenza di connessione lo stato del TCP è \texttt{CLOSED}; quando una
applicazione esegue una apertura attiva il TCP emette un SYN e lo stato
-diventa \textsl{SYN\_SENT}; quando il TCP riceve la risposta del SYN$+$ACK
-emette un ACK e passa allo stato \textsl{ESTABLISHED}; questo è lo stato
+diventa \texttt{SYN\_SENT}; quando il TCP riceve la risposta del SYN$+$ACK
+emette un ACK e passa allo stato \texttt{ESTABLISHED}; questo è lo stato
finale in cui avviene la gran parte del trasferimento dei dati.
Dal lato server in genere invece il passaggio che si opera con l'apertura
-passiva è quello di portare il socket dallo stato \textsl{CLOSED} allo
-stato \textsl{LISTEN} in cui vengono accettate le connessioni.
+passiva è quello di portare il socket dallo stato \texttt{CLOSED} allo
+stato \texttt{LISTEN} in cui vengono accettate le connessioni.
-Dallo stato \textsl{ESTABLISHED} si può uscire in due modi; se un'applicazione
+Dallo stato \texttt{ESTABLISHED} si può uscire in due modi; se un'applicazione
chiama la \texttt{close} prima di aver ricevuto un end of file (chiusura
-attiva) la transizione è verso lo stato \textsl{FIN\_WAIT\_1}; se invece
-l'applicazione riceve un FIN nello stato \textsl{ESTABLISHED} (chiusura
-passiva) la transizione è verso lo stato \textsl{CLOSE\_WAIT}.
+attiva) la transizione è verso lo stato \texttt{FIN\_WAIT\_1}; se invece
+l'applicazione riceve un FIN nello stato \texttt{ESTABLISHED} (chiusura
+passiva) la transizione è verso lo stato \texttt{CLOSE\_WAIT}.
-In \nfig\ è riportato lo schema dello scambio dei pacchetti che avviene per
-una un esempio di connessione, insieme ai vari stati che il protocollo viene
-ad assumere per i due lati, server e client.
+In \figref{fig:TPCel_conn_example} è riportato lo schema dello scambio dei
+pacchetti che avviene per una un esempio di connessione, insieme ai vari stati
+che il protocollo viene ad assumere per i due lati, server e client.
\begin{figure}[htb]
\centering
-
+ \includegraphics[width=9cm]{img/tcp_connection}
\caption{Schema dello scambio di pacchetti per un esempio di connessione}
\label{fig:TPCel_conn_example}
\end{figure}
La connessione viene iniziata dal client che annuncia un MSS di 1460 (un
-valore tipico per IPv4 su ethernet) con linux, il server risponde con lo
+valore tipico per IPv4 su Ethernet) con Linux, il server risponde con lo
stesso valore (ma potrebbe essere anche un valore diverso).
Una volta che la connessione è stabilita il client scrive al server una
richiesta (che assumiamo stare in un singolo segmento, cioè essere minore dei
-1460 bytes annunciati dal server), quest'ultimo riceve la richiesta e
+1460 byte annunciati dal server), quest'ultimo riceve la richiesta e
restituisce una risposta (che di nuovo supponiamo stare in un singolo
segmento). Si noti che l'acknowledge della richiesta è mandato insieme alla
risposta, questo viene chiamato \textit{piggybacking} ed avviene tutte le
risposta.
Infine si ha lo scambio dei quattro segmenti che terminano la connessione
-secondo quanto visto in \ref{sec:TCPel_conn_term}; si noti che il capo della
-connessione che esegue la chiusura attiva entra nello stato
-\textsl{TIME\_WAIT} su cui torneremo fra poco.
+secondo quanto visto in \secref{sec:TCPel_conn_term}; si noti che il capo
+della connessione che esegue la chiusura attiva entra nello stato
+\texttt{TIME\_WAIT} su cui torneremo fra poco.
È da notare come per effettuare uno scambio di due pacchetti (uno di richiesta
e uno di risposta) il TCP necessiti di ulteriori otto segmenti, se invece si
\subsection{Lo stato \texttt{TIME\_WAIT}}
\label{sec:TCPel_time_wait}
-Come riportato da Stevens (FIXME citare) lo stato \texttt{TIME\_WAIT} è
+Come riportato da Stevens in \cite{UNP1} lo stato \texttt{TIME\_WAIT} è
probabilmente uno degli aspetti meno compresi del protocollo TCP, è infatti
-comune trovare nei newsgroup domande su come sia possibile evitare che
-un'applicazione resti in questo stato lasciando attiva una connessione ormai
-conclusa; la risposta è che non deve essere fatto, ed il motivo cercheremo di
-spiegarlo adesso.
+comune trovare domande su come sia possibile evitare che un'applicazione resti
+in questo stato lasciando attiva una connessione ormai conclusa; la risposta è
+che non deve essere fatto, ed il motivo cercheremo di spiegarlo adesso.
-Come si è visto nell'esempio precedente (vedi \curfig) \texttt{TIME\_WAIT} è
-lo stato finale in cui il capo di una connessione che esegue la chiusura
-attiva resta prima di passare alla chiusura definitiva della connessione. Il
-tempo in cui l'applicazione resta in questo stato deve essere due volte la MSL
-(\textit{Maximum Segment Lifetime}).
+Come si è visto nell'esempio precedente (vedi \figref{fig:TPCel_conn_example})
+\texttt{TIME\_WAIT} è lo stato finale in cui il capo di una connessione che
+esegue la chiusura attiva resta prima di passare alla chiusura definitiva
+della connessione. Il tempo in cui l'applicazione resta in questo stato deve
+essere due volte la MSL (\textit{Maximum Segment Lifetime}).
La MSL è la stima del massimo periodo di tempo che un pacchetto IP può vivere
sulla rete; questo tempo è limitato perché ogni pacchetto IP può essere
ritrasmesso dai router un numero massimo di volte (detto \textit{hop limit}).
Il numero di ritrasmissioni consentito è indicato dal campo TTL dell'header di
-IP (per maggiori dettagli vedi \ref{sec:appA_xxx}), e viene decrementato ad
+IP (per maggiori dettagli vedi \secref{sec:IP_xxx}), e viene decrementato ad
ogni passaggio da un router; quando si annulla il pacchetto viene scartato.
-Siccome il numero è ad 8 bit il numero massimo di ``salti'' è di 255, pertanto
-anche se il TTL (da \textit{time to live}) non è propriamente un limite sul
-tempo di vita, si stima che un pacchetto IP non possa restare nella rete per
-più di MSL secondi.
-
-Ogni implementazione del TCP deve scegliere un valore per la MSL (l'RFC1122
-raccomanda 2 minuti, linux usa 30 secondi), questo comporta una durata dello
-stato \textsl{TIME\_WAIT} che a seconda delle implementazioni può variare fra
+Siccome il numero è ad 8 bit il numero massimo di ``\textsl{salti}'' è di 255,
+pertanto anche se il TTL (da \textit{time to live}) non è propriamente un
+limite sul tempo di vita, si stima che un pacchetto IP non possa restare nella
+rete per più di MSL secondi.
+
+Ogni implementazione del TCP deve scegliere un valore per la MSL (l'RFC~1122
+raccomanda 2 minuti, Linux usa 30 secondi), questo comporta una durata dello
+stato \texttt{TIME\_WAIT} che a seconda delle implementazioni può variare fra
1 a 4 minuti.
Lo stato \texttt{TIME\_WAIT} viene utilizzato dal protocollo per due motivi
principali:
-\begin{itemize}
+\begin{enumerate}
\item implementare in maniera affidabile la terminazione della connessione
in entrambe le direzioni.
\item consentire l'eliminazione dei segmenti duplicati dalla rete.
-\end{itemize}
+\end{enumerate}
Il punto è che entrambe le ragioni sono importanti, anche se spesso si fa
riferimento solo alla prima; ma è solo se si tiene conto della seconda che si
capisce il perché della scelta di un tempo pari al doppio della MSL come
durata di questo stato.
-Il primo dei due motivi precedenti si può capire tornando a \curfig: assumendo
-che l'ultimo ACK della sequenza (quello del capo che ha eseguito la chiusura
-attiva) vanga perso, chi esegue la chiusura passiva non ricevndo risposta
-rimanderà un ulteriore FIN, per questo motivo chi esegue la chiusura attiva
-deve mantenere lo stato della connessione per essere in grado di reinviare
-l'ACK e chiuderla correttamente. Se non fosse così la risposta sarebbe un RST
-(un altro tipo si segmento) che verrebbe interpretato come un errore.
+Il primo dei due motivi precedenti si può capire tornando a
+\figref{fig:TPCel_conn_example}: assumendo che l'ultimo ACK della sequenza
+(quello del capo che ha eseguito la chiusura attiva) vanga perso, chi esegue
+la chiusura passiva non ricevendo risposta rimanderà un ulteriore FIN, per
+questo motivo chi esegue la chiusura attiva deve mantenere lo stato della
+connessione per essere in grado di reinviare l'ACK e chiuderla correttamente.
+Se non fosse così la risposta sarebbe un RST (un altro tipo si segmento) che
+verrebbe interpretato come un errore.
Se il TCP deve poter chiudere in maniera pulita entrambe le direzioni della
connessione allora deve essere in grado di affrontare la perdita di uno
dell'ultimo ACK per poter essere in grado di poterne gestire l'eventuale
ritrasmissione in caso di perdita.
-
Il secondo motivo è più complesso da capire, e necessita di spiegare meglio
gli scenari in cui accade che i pacchetti si possono perdere nella rete o
restare intrappolati, per poi riemergere.
Il caso più comune in cui questo avviene è quello di anomalie
nell'instradamento; può accadere cioè che un router smetta di funzionare o che
una connessione fra due router si interrompa. In questo caso i protocolli di
-instradamento dei pacchetti possono impiegare diverso temo (anche dell'ordine
+instradamento dei pacchetti possono impiegare diverso tempo (anche dell'ordine
dei minuti) prima di trovare e stabilire un percorso alternativo per i
pacchetti. Nel frattempo possono accadere casi in cui un router manda i
pacchetti verso un'altro e quest'ultimo li rispedisce indietro, o li manda ad
Se uno di questi pacchetti intrappolati è un segmento di TCP chi l'ha inviato,
non ricevendo risposta, provvederà alla ritrasmissione e se nel frattempo sarà
stata stabilita una strada alternativa il pacchetto ritrasmesso giungerà a
-destinazione. Ma se dopo un po' di tempo (che non supera il limite dell'MSL)
-l'anomalia viene a cessare il circolo di instadamento viene spezzato i
-pacchetti intrappolati potranno essere inviati alla destinazione finale, con
-la conseguenza di avere dei pacchetti duplicati; questo è un caso che il TCP
-deve essere in grado di gestire.
+destinazione.
+
+Ma se dopo un po' di tempo (che non supera il limite dell'MSL, dato che
+altrimenti verrebbe ecceduto il TTL) l'anomalia viene a cessare il circolo di
+instradamento viene spezzato i pacchetti intrappolati potranno essere inviati
+alla destinazione finale, con la conseguenza di avere dei pacchetti duplicati;
+questo è un caso che il TCP deve essere in grado di gestire.
Allora per capire la seconda ragione per l'esistenza dello stato
\texttt{TIME\_WAIT} si consideri il caso seguente: si supponga di avere una
usare sia UDP che TCP, e ci devono poter essere più connessioni in
contemporanea. Per poter tenere distinte le diverse connessioni entrambi i
protocolli usano i \textsl{numeri di porta}, che fanno parte, come si può
-vedere in \ref{sec:sock_sa_ipv4} e \ref{sec:sock_sa_ipv6} pure delle strutture
-degli indirizzi del socket.
+vedere in \secref{sec:sock_sa_ipv4} e \secref{sec:sock_sa_ipv6} pure delle
+strutture degli indirizzi del socket.
Quando un client contatta un server deve poter identificare con quale dei vari
possibili server attivi intende parlare. Sia TCP che UDP definiscono un gruppo
usate solo per la durata della connessione, e l'unico requisito che deve
essere soddisfatto è che ognuna di esse sia assegnata in maniera univoca.
-La lista delle porte conosciute è definita dall'RFC1700 che contiene l'elenco
+La lista delle porte conosciute è definita dall'RFC~1700 che contiene l'elenco
delle porte assegnate dalla IANA (\textit{Internet Assigned Number Authority})
ma l'elenco viene costantemente aggiornato e pubblicato all'indirizzo
\texttt{ftp://ftp.isi.edu/in-notes/iana/assignements/port-numbers}, inoltre il
-file \texttt{/etc/services} contiene un analogo elenco, con la corrispondenza
+file \file{/etc/services} contiene un analogo elenco, con la corrispondenza
fra i numeri di porta ed il nome simbolico del servizio. I numeri sono divisi
in tre intervalli:
sono i candidati naturali ad essere usate come porte effimere.
\end{enumerate}
-In realtà rispetto a quanto indicato nell'RFC1700 i vari sistemi hanno fatto
-scelte diverse per le porte effimere, in particolare in \nfig\ sono riportate
-quelle di BSD, Solaris e linux. Nel caso di linux poi la scelta fra i due
-intervali possibili viene fatta dinamicamente a seconda della memoria a
-disposizione del kernel per gestire le rative tabelle.
+In realtà rispetto a quanto indicato nell'RFC~1700 i vari sistemi hanno fatto
+scelte diverse per le porte effimere, in particolare in
+\figref{fig:TCPel_port_alloc} sono riportate quelle di BSD, Solaris e Linux.
+Nel caso di Linux poi la scelta fra i due intervalli possibili viene fatta
+dinamicamente a seconda della memoria a disposizione del kernel per gestire le
+relative tabelle.
\begin{figure}[!htb]
\centering
-
+ \includegraphics[width=15cm]{img/port_alloc}
\caption{Allocazione dei numeri di porta}
\label{fig:TCPel_port_alloc}
\end{figure}
corrispondono alle porte con numero minore di 1024 e coincidono quindi con le
porte conosciute). La loro caratteristica è che possono essere assegnate a un
socket solo da un processo con i privilegi di root, per far si che solo
-l'amministratore possa allocare queste porte per far partire relativi servizi.
+l'amministratore possa allocare queste porte per far partire i relativi
+servizi.
-Si tenga conto poi che ci sono alcuni client (in particolare \texttt{rsh} e
-\texttt{rlogin}) che richiedono una connessione su una porta riservata anche
+Si tenga conto poi che ci sono alcuni client (in particolare \cmd{rsh} e
+\cmd{rlogin}) che richiedono una connessione su una porta riservata anche
dal lato client come parte dell'autenticazione. Questo viene fatto tramite la
-funzione \texttt{rresvport} assegnando al socket una porta libera
+funzione \func{rresvport} assegnando al socket una porta libera
nell'intervallo fra 512 e 1023.
-Data una connessione TCP si suole chiamare \textit{socket pair} la
-combinazione dei quattro numeri che definiscono i due capi della connessione e
-cioè l'indirizzo IP locale e la porta TCP locale, e l'indirizzo IP remoto e la
-porta TCP remota; questa combinazione, che scriveremo usando una notazione del
-tipo $(195.110.112.152:22, 192.84.146.100:20100)$, identifica univocamente una
-connessione su internet. Questo concetto viene di solito esteso anche a UDP,
+Data una connessione TCP si suole chiamare \textit{socket pair}\footnote{da
+ non confondere con la coppia di socket della omonima funzione
+ \func{socketpair} che fanno riferimento ad una coppia di socket sulla stessa
+ macchina, non ai capi di una connessione TCP.} la combinazione dei quattro
+numeri che definiscono i due capi della connessione e cioè l'indirizzo IP
+locale e la porta TCP locale, e l'indirizzo IP remoto e la porta TCP remota;
+questa combinazione, che scriveremo usando una notazione del tipo
+(195.110.112.152:22, 192.84.146.100:20100), identifica univocamente una
+connessione su internet. Questo concetto viene di solito esteso anche a UDP,
benché in questo caso non abbia senso parlare di connessione. L'utilizzo del
-programma \texttt{netstat} permette di visualizzare queste informazioni nei
-campi \textit{Local Address} e \textit{Foreing Address}.
+programma \cmd{netstat} permette di visualizzare queste informazioni nei campi
+\textit{Local Address} e \textit{Foreing Address}.
\subsection{Le porte ed il modello client/server}
Per capire meglio l'uso delle porte e come vengono utilizzate quando si ha a
che fare con un'applicazione client/server (come quella che scriveremo in
-\ref{sec:TCPel_echo_example}) esaminaremo cosa accade con le connessioni nel
+\secref{sec:TCPel_cunc_serv}) esamineremo cosa accade con le connessioni nel
caso di un server TCP che deve gestire connessioni multiple.
-Se esguiamo un \texttt{netstat} su una macchina di prova (che supponiamo avere
+Se eseguiamo un \cmd{netstat} su una macchina di prova (che supponiamo avere
indirizzo 195.110.112.152) potremo avere un risultato del tipo:
\begin{verbatim}
Active Internet connections (servers and established)
Questo ci mostra ad esempio che il server ssh ha compiuto un'apertura passiva
mettendosi in ascolto sulla porta 22 riservata a questo servizio e che si è
posto in ascolto per connessioni provenienti da uno qualunque degli indirizzi
-associati alle interfaccie locali; la notazione 0.0.0.0 usata da netstat è
+associati alle interfacce locali; la notazione 0.0.0.0 usata da netstat è
equivalente all'asterisco utilizzato per il numero di porta ed indica il
-valore generico, e corrisponde al valore \texttt{INADDR\_ANY} definito in
-\texttt{arpa/inet.h}.
+valore generico, e corrisponde al valore \const{INADDR\_ANY} definito in
+\file{arpa/inet.h}.
Inoltre la porta e l'indirizzo di ogni eventuale connessione esterna non sono
specificati; in questo caso la \textit{socket pair} associata al socket può
-essere indicata come $(*:22, *.*)$, usando l'asterisco anche per gli indirizzi
+essere indicata come (*:22, *:*), usando l'asterisco anche per gli indirizzi
come carattere di \textit{wildchard}.
In genere avendo le macchine associato un solo IP ci si può chiedere che senso
abbia l'utilizzo dell'indirizzo generico per l'indirizzo locale, ma esistono
anche macchine che hanno più di un indirizzo IP (il cosiddetto
-\textit{miltihoming}) in questo modo si possono accettare connessioni
+\textit{multihoming}) in questo modo si possono accettare connessioni
indirizzate verso uno qualunque di essi. Ma come si può vedere nell'esempio
con il DNS in ascolto sulla porta 53 è anche possibile restringere l'accesso
solo alle connessioni che provengono da uno specifico indirizzo, cosa che nel
loopback.
Una volta che ci si vorrà collegare a questa macchina da un'altra posta
-all'indirizzo 192.84.146.100 si potrà lanciare un client \texttt{ssh} per
-creare una connessione verso la precedente, e il kernel associerà al suddetto
+all'indirizzo 192.84.146.100 si potrà lanciare un client \cmd{ssh} per
+creare una connessione verso la precedente, e il kernel assocerà al suddetto
una porta effimera che per esempio potrà essere la 21100, la connessione
-allora sarà espressa dalla socket pair $(192.84.146.100:21100,
-195.110.112.152.22)$.
+allora sarà espressa dalla socket pair (192.84.146.100:21100,
+195.110.112.152.22).
Alla ricezione della richiesta dal client il server creerà un processo figlio
per gestire la connessione, se a questo punto eseguiamo nuovamente il
sul socket originale.
Se a questo punto lanciamo un'altra volta il client ssh per una seconda
-conessione quello che otterremo usando netstat sarà qualcosa del genere:
+connessione quello che otterremo usando netstat sarà qualcosa del genere:
\begin{verbatim}
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
In questa sezione descriveremo in dettaglio le varie funzioni necessarie per
l'uso dei socket TCP già citate in precedenza (e utilizzate nei due esempi
-\ref{sec:net_cli_sample} e \ref{sec:net_serv_sample}) con l'eccezione della
-funzione \texttt{socket} che è già stata esaminata in dettaglio in
-\ref{sec:sock_socket}.
-
-In \nfig\ abbiamo un tipico schema di funzionamento di un'applicazione
-client-server che usa i socket TCP: prima il server viene avviato ed in
-seguito il client si connette, in questo caso, a differenza di quanto accadeva
-con gli esempi elementari del Cap.~\ref{cha:network} si assume che sia il
-client ad effettuare delle richieste a cui il server risponde, il client
-notifica poi di avere concluso inviando un end-of-file a cui il server
+\secref{sec:net_cli_sample} e \secref{sec:net_serv_sample}) con l'eccezione
+della funzione \func{socket} che è già stata esaminata in dettaglio in
+\secref{sec:sock_socket}.
+
+In \figref{fig:TCPel_cliserv_func} abbiamo un tipico schema di funzionamento
+di un'applicazione client-server che usa i socket TCP: prima il server viene
+avviato ed in seguito il client si connette, in questo caso, a differenza di
+quanto accadeva con gli esempi elementari del \capref{cha:network} si assume
+che sia il client ad effettuare delle richieste a cui il server risponde, il
+client notifica poi di avere concluso inviando un end-of-file a cui il server
risponderà anche lui chiudendo la connessione per aspettarne una nuova.
\begin{figure}[!htb]
\label{fig:TCPel_cliserv_func}
\end{figure}
-Useremo questo schema per l'esempio di implementazione del servizio
-\texttt{echo} che illustreremo in \ref{sec:TCPel_echo_example}.
+Useremo questo schema anche per l'esempio di reimplementazione del servizio
+\texttt{daytime} che illustreremo in \secref{sec:TCPel_cunc_serv}.
-\subsection{La funzione \texttt{bind}}
+\subsection{La funzione \func{bind}}
\label{sec:TCPel_func_bind}
-
-La funzione \texttt{bind} assegna un indirizzo locale ad un socket, è usata
+La funzione \funcd{bind} assegna un indirizzo locale ad un socket. È usata
cioè per specificare la prima parte dalla socket pair. Viene usata sul lato
server per specificare la porta (e gli eventuali indirizzi locali) su cui poi
-ci si porrà in ascolto.
-
-Il prototipo della funzione, definito in \texttt{sys/socket.h}, è il seguente:
-
-\begin{itemize}
-\item \texttt{int bind(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr,
- socklen\_t addrlen) }
+ci si porrà in ascolto. Il prototipo della funzione è il seguente:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int bind(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr, socklen\_t addrlen)}
- Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata
- a \texttt{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
- l'indirizzo (locale) del socket e la dimensione della struttura che lo
- contiene, secondo quanto già trattato in \ref{sec:sock_sockaddr}.
-
- La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
- di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i seguenti
- codici di errore:
- \begin{itemize}
- \item \texttt{EBADF} Il file descriptor non è valido.
- \item \texttt{EINVAL} Il socket ha già un indirizzo assegnato.
- \item \texttt{ENOTSOCK} Il file descriptor non è associato ad un socket.
- \item \texttt{EACCESS} Si è cercato di usare un indirizzo riservato senza
- essere root.
- \end{itemize}
+ Assegna un indirizzo ad un socket.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
+ errore; in caso di errore la variabile \var{errno} viene impostata secondo
+ i seguenti codici di errore:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] il file descriptor non è valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il socket ha già un indirizzo assegnato.
+ \item[\errcode{ENOTSOCK}] il file descriptor non è associato ad un socket.
+ \item[\errcode{EACCES}] si è cercato di usare una porta riservata senza
+ sufficienti privilegi.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
-\end{itemize}
+Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata a
+\func{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
+l'indirizzo (locale) del socket e la dimensione della struttura che lo
+contiene, secondo quanto già trattato in \secref{sec:sock_sockaddr}.
-Con il TCP la chiamata \texttt{bind} permette di specificare l'indirizzo, la
+Con il TCP la chiamata \func{bind} permette di specificare l'indirizzo, la
porta, entrambi o nessuno dei due. In genere i server utilizzano una porta
nota che assegnano all'avvio, se questo non viene fatto è il kernel a
scegliere una porta effimera quando vengono eseguite la funzioni
-\texttt{connect} o \texttt{listen}, ma se questo è normale per il client non
-lo è per il server\footnote{un'eccezione a tutto ciò i server che usano RPC.
+\func{connect} o \func{listen}, ma se questo è normale per il client non lo è
+per il server\footnote{un'eccezione a tutto ciò sono i server che usano RPC.
In questo caso viene fatta assegnare dal kernel una porta effimera che poi
viene registrata presso il \textit{portmapper}; quest'ultimo è un altro
demone che deve essere contattato dai client per ottenere la porta effimera
- su cui si trova il server} che in genere viene identificato dalla porta su
-cui risponde.
+ su cui si trova il server.} che in genere viene identificato dalla porta su
+cui risponde (l'elenco di queste porte, e dei relativi servizi, è in
+\file{/etc/services}).
-Con \texttt{bind} si può assegnare un IP specifico ad un socket, purché questo
+Con \func{bind} si può assegnare un IP specifico ad un socket, purché questo
appartenga ad una interfaccia della macchina. Per un client TCP questo
diventerà l'indirizzo sorgente usato per i tutti i pacchetti inviati sul
socket, mentre per un server TCP questo restringerà l'accesso al socket solo
alle connessioni che arrivano verso tale indirizzo.
Normalmente un client non specifica mai un indirizzo ad un suo socket, ed il
-kernel sceglie l'indirizzo di orgine quando viene effettuata la connessione
+kernel sceglie l'indirizzo di origine quando viene effettuata la connessione
sulla base dell'interfaccia usata per trasmettere i pacchetti, (che dipende
dalle regole di instradamento usate per raggiungere il server).
Se un server non specifica il suo indirizzo locale il kernel userà come
client.
Per specificare un indirizzo generico con IPv4 si usa il valore
-\texttt{INADDR\_ANY}, il cui valore, come visto anche negli esempi precedenti
-è pari a zero, nell'esempio \ref{fig:net_serv_sample} si è usata
+\const{INADDR\_ANY}, il cui valore, come visto anche negli esempi precedenti
+è pari a zero, nell'esempio \figref{fig:net_serv_code} si è usata
un'assegnazione immediata del tipo:
-\begin{verbatim}
- serv_add.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* connect from anywhere */
-\end{verbatim}
+\includecodesnip{listati/serv_addr_sin_addr.c}
-Si noti che si è usato \texttt{htonl} per assegnare il valore
-\texttt{INADDR\_ANY}; benché essendo questo pari a zero il riordinamento sia
-inutile; ma dato che tutte le constanti \texttt{INADDR\_} sono definite
-secondo l'ordinamento della macchina è buona norma usare sempre la funzione
-\texttt{htonl}.
-
-L'esempio precedete funziona con IPv4 dato che l'indirizzo è rappresentabile
-anche con un intero a 32 bit; non si può usare lo stesso metodo con IPv6,
-in cui l'indirizzo è specificato come struttura, perché il linguaggio C non
-consente l'uso di una struttura costante come operando a destra in una
-assegnazione. Per questo nell'header \texttt{netinet/in.h} è definita una
-variabile \texttt{in6addr\_any} (dichiarata come \texttt{extern}, ed
-inizializzata dal sistema al valore \texttt{IN6ADRR\_ANY\_INIT}) che permette
-di effettuare una assegnazione del tipo:
-\begin{verbatim}
- serv_add.sin6_addr = in6addr_any; /* connect from anywhere */
-\end{verbatim}
+Si noti che si è usato \func{htonl} per assegnare il valore
+\const{INADDR\_ANY}, benché essendo questo pari a zero il riordinamento sia
+inutile. Si tenga presente comunque che tutte le costanti \val{INADDR\_}
+(riportate in ) sono definite secondo l'ordinamento della macchina, ed anche
+se esse possono essere invarianti rispetto all'ordinamento, è comunque buona
+norma usare sempre la funzione \func{htonl}.
-
-\subsection{La funzione \texttt{connect}}
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \const{INADDR\_ANY} & Indirizzo generico (\texttt{0.0.0.0})\\
+ \const{INADDR\_BROADCAST}& Indirizzo di \textit{broadcast}.\\
+ \const{INADDR\_LOOPBACK} & Indirizzo di \textit{loopback}
+ (\texttt{127.0.0.1}).\\
+ \const{INADDR\_NONE} & Indirizzo errato.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti di definizione di alcuni indirizzi generici per IPv4.}
+ \label{tab:TCPel_ipv4_addr}
+\end{table}
+
+L'esempio precedente funziona correttamente con IPv4 poiché che l'indirizzo è
+rappresentabile anche con un intero a 32 bit; non si può usare lo stesso
+metodo con IPv6, in cui l'indirizzo deve necessariamente essere specificato
+con una struttura, perché il linguaggio C non consente l'uso di una struttura
+costante come operando a destra in una assegnazione.
+
+Per questo motivo nell'header \file{netinet/in.h} è definita una variabile
+\const{in6addr\_any} (dichiarata come \direct{extern}, ed inizializzata dal
+sistema al valore \const{IN6ADRR\_ANY\_INIT}) che permette di effettuare una
+assegnazione del tipo:
+\includecodesnip{listati/serv_addr_sin6_addr.c}
+in maniera analoga si può utilizzare la variabile \const{in6addr\_loopback}
+per indicare l'indirizzo di \textit{loopback}, che a sua volta viene
+inizializzata staticamente a \const{IN6ADRR\_LOOPBACK\_INIT}.
+
+
+
+\subsection{La funzione \func{connect}}
\label{sec:TCPel_func_connect}
-La funzione \texttt{connect} è usata da un client TCP per stabilire la
-connessione con un server TCP, il prototipo della funzione, definito in
-\texttt{sys/socket.h}, è il seguente:
-
-\begin{itemize}
-\item \texttt{int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv\_addr,
- socklen\_t addrlen) }
+La funzione \funcd{connect} è usata da un client TCP per stabilire la
+connessione con un server TCP, il prototipo della funzione è il seguente:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen\_t addrlen)}
+
+ Stabilisce una connessione fra due socket.
- Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata
- a \texttt{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
- l'indirizzo e la dimensione della struttura che contiene l'indirizzo del
- socket, già descritta in \ref{sec:sock_sockaddr}.
-
- La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, in caso
- di errore. La variabile \texttt{errno} viene settata secondo i seguenti
- codici di errore:
- \begin{itemize}
- \item \texttt{EBADF} Il file descriptor non è valido.
- \item \texttt{EFAULT} L'indirizzo della struttura di indirizzi è al di fuori
- dello spazio di indirizzi dell'utente.
- \item \texttt{ENOTSOCK} Il file descriptor non è associato ad un socket.
- \item \texttt{EISCONN} Il socket è già connesso.
- \item \texttt{ECONNREFUSED} Non c'è nessuno in ascolto sull'indirizzo remoto.
- \item \texttt{ETIMEDOUT} Si è avuto timeout durante il tentativo di
+ \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
+ errore, in caso di errore \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ECONNREFUSED}] non c'è nessuno in ascolto sull'indirizzo
+ remoto.
+ \item[\errcode{ETIMEDOUT}] si è avuto timeout durante il tentativo di
connessione.
- \item \texttt{ENETUNREACH} La rete non è raggiungibile.
- \item \texttt{EADDRINUSE} L'indirizzo locale è in uso.
- \item \texttt{EINPROGRESS} Il socket è non bloccante e la connessione non
- può essere conclusa immediatamente.
- \item \texttt{EALREADY} Il socket è non bloccante e un tentativo precedente
- di connessione non si è ancora concluso.
- \item \texttt{EAGAIN} Non ci sono più porte locali libere.
- \item \texttt{EAFNOSUPPORT} L'indirizzo non ha una famiglia di indirizzi
+ \item[\errcode{ENETUNREACH}] la rete non è raggiungibile.
+ \item[\errcode{EINPROGRESS}] il socket è non bloccante (vedi
+ \secref{sec:file_noblocking}) e la connessione non può essere conclusa
+ immediatamente.
+ \item[\errcode{EALREADY}] il socket è non bloccante (vedi
+ \secref{sec:file_noblocking}) e un tentativo precedente di connessione non
+ si è ancora concluso.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] non ci sono più porte locali libere.
+ \item[\errcode{EAFNOSUPPORT}] l'indirizzo non ha una famiglia di indirizzi
corretta nel relativo campo.
- \item \texttt{EACCESS, EPERM} Si è tentato di eseguire una connessione ad un
- indirizzo broacast senza che il socket fosse stato abilitato per il
- broadcast.
- \end{itemize}
-\end{itemize}
+ \item[\errcode{EACCES}, \errcode{EPERM}] si è tentato di eseguire una
+ connessione ad un indirizzo broadcast senza che il socket fosse stato
+ abilitato per il broadcast.
+ \end{errlist}
+ altri errori possibili sono: \errval{EFAULT}, \errval{EBADF},
+ \errval{ENOTSOCK}, \errval{EISCONN} e \errval{EADDRINUSE}.}
+\end{prototype}
+
+Il primo argomento è un file descriptor ottenuto da una precedente chiamata a
+\func{socket}, mentre il secondo e terzo argomento sono rispettivamente
+l'indirizzo e la dimensione della struttura che contiene l'indirizzo del
+socket, già descritta in \secref{sec:sock_sockaddr}.
La struttura dell'indirizzo deve essere inizializzata con l'indirizzo IP e il
numero di porta del server a cui ci si vuole connettere, come mostrato
-nell'esempio \ref{sec:net_cli_sample} usando le funzioni illustrate in
-\ref{sec:sock_addr_func}.
-
-Nel caso di socket TCP la funzione \texttt{connect} avvia il three way
-handshake, e ritorna solo quando la connessione è stabilita o si è verificato
-un errore. Le possibili cause di errore sono molteplici (ed i relativi codici
-riportati sopra), quelle che però dipendono dalla situazione della rete e non
-da errori o problemi nella chiamata della funzione sono le seguenti:
-
+nell'esempio \secref{sec:net_cli_sample} usando le funzioni illustrate in
+\secref{sec:sock_addr_func}.
+
+Nel caso di socket TCP la funzione \func{connect} avvia il \textit{three way
+ handshake}, e ritorna solo quando la connessione è stabilita o si è
+verificato un errore. Le possibili cause di errore sono molteplici (ed i
+relativi codici riportati sopra), quelle che però dipendono dalla situazione
+della rete e non da errori o problemi nella chiamata della funzione sono le
+seguenti:
\begin{enumerate}
\item Il client non riceve risposta al SYN: l'errore restituito è
- \texttt{ETIMEDOUT}. Stevens riporta che BSD invia un primo SYN alla chiamata
- di \texttt{connect}, un'altro dopo 6 secondi, un terzo dopo 24 secondi, se
+ \errcode{ETIMEDOUT}. Stevens riporta che BSD invia un primo SYN alla chiamata
+ di \func{connect}, un'altro dopo 6 secondi, un terzo dopo 24 secondi, se
dopo 75 secondi non ha ricevuto risposta viene ritornato l'errore. Linux
invece ripete l'emissione del SYN ad intervalli di 30 secondi per un numero
di volte che può essere stabilito dall'utente sia con una opportuna
- \texttt{sysctl} che attraverso il filesystem \texttt{/proc} scrivendo il
- valore voluto in \texttt{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syn\_retries}. Il valore di
- default per la ripetizione dell'invio è di 5 volte, che comporta un timeout
- dopo circa 180 secondi.
+ \func{sysctl} che attraverso il filesystem \file{/proc} scrivendo il valore
+ voluto in \file{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syn\_retries}. Il valore predefinito
+ per la ripetizione dell'invio è di 5 volte, che comporta un timeout dopo
+ circa 180 secondi.
%
-% Le informazioni su tutte le opzioni settabili via /proc stanno in
-% linux/Documentation/networking/ip-sysctl.txt
+% Le informazioni su tutte le opzioni impostabili via /proc stanno in
+% Linux/Documentation/networking/ip-sysctl.txt
%
\item Il client riceve come risposta al SYN un RST significa che non c'è
nessun programma in ascolto per la connessione sulla porta specificata (il
- che vuol dire probablmente che o si è sbagliato il numero della porta o che
+ che vuol dire probabilmente che o si è sbagliato il numero della porta o che
non è stato avviato il server), questo è un errore fatale e la funzione
ritorna non appena il RST viene ricevuto riportando un errore
- \texttt{ECONNREFUSED}.
+ \errcode{ECONNREFUSED}.
Il flag RST sta per \textit{reset} ed è un segmento inviato direttamente
dal TCP quando qualcosa non va. Tre condizioni che generano un RST sono:
quando arriva un SYN per una porta che non ha nessun server in ascolto,
- quando il TCP abortisce una connessione in corso, quandi TCP riceve un
+ quando il TCP abortisce una connessione in corso, quando TCP riceve un
segmento per una connessione che non esiste.
\item Il SYN del client provoca l'emissione di un messaggio ICMP di
destinazione non raggiungibile. In questo caso dato che il messaggio può
- essere dovuto ad una condizione transitoria si ripete l'emmissione dei SYN
+ essere dovuto ad una condizione transitoria si ripete l'emissione dei SYN
come nel caso precedente, fino al timeout, e solo allora si restituisce il
codice di errore dovuto al messaggio ICMP, che da luogo ad un
- \texttt{ENETUNREACH}.
+ \errcode{ENETUNREACH}.
\end{enumerate}
Se si fa riferimento al diagramma degli stati del TCP riportato in
-\ref{fig:appB:tcp_state_diag} la funzione \texttt{connect} porta un socket
+\figref{fig:TCP_state_diag} la funzione \func{connect} porta un socket
dallo stato \texttt{CLOSED} (lo stato iniziale in cui si trova un socket
appena creato) prima allo stato \texttt{SYN\_SENT} e poi, al ricevimento del
ACK, nello stato \texttt{ESTABLISHED}. Se invece la connessione fallisce il
socket non è più utilizzabile e deve essere chiuso.
-Si noti infine che con la funzione \texttt{connect} si è specificato solo
+Si noti infine che con la funzione \func{connect} si è specificato solo
indirizzo e porta del server, quindi solo una metà della socket pair; essendo
-questa funzione usata nei client l'altra metà contentente indirizzo e porta
+questa funzione usata nei client l'altra metà contenente indirizzo e porta
locale viene lasciata all'assegnazione automatica del kernel, e non è
-necessario effettuare una \texttt{bind}.
+necessario effettuare una \func{bind}.
-\subsection{La funzione \texttt{listen}}
+\subsection{La funzione \func{listen}}
\label{sec:TCPel_func_listen}
-La funzione \texttt{listen} è usata per usare un socket in modalità passiva,
+La funzione \funcd{listen} è usata per usare un socket in modalità passiva,
cioè, come dice il nome, per metterlo in ascolto di eventuali connessioni; in
sostanza l'effetto della funzione è di portare il socket dallo stato
-\texttt{CLOSED} a quello \texttt{LISTEN}.
+\texttt{CLOSED} a quello \texttt{LISTEN}. In genere si chiama la funzione in
+un server dopo le chiamate a \func{socket} e \func{bind} e prima della
+chiamata ad \func{accept}. Il prototipo della funzione come definito dalla
+pagina di manuale è:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}{int listen(int sockfd, int backlog)}
+ Pone un socket in attesa di una connessione.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ errore. I codici di errore restituiti in \var{errno} sono i seguenti:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] l'argomento \param{sockfd} non è un file descriptor
+ valido.
+ \item[\errcode{ENOTSOCK}] l'argomento \param{sockfd} non è un socket.
+ \item[\errcode{EOPNOTSUPP}] il socket è di un tipo che non supporta questa
+ operazione.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione pone il socket specificato da \param{sockfd} in modalità passiva e
+predispone una coda per le connessioni in arrivo di lunghezza pari a
+\param{backlog}. La funzione si può applicare solo a socket di tipo
+\const{SOCK\_STREAM} o \const{SOCK\_SEQPACKET}.
+
+L'argomento \param{backlog} indica il numero massimo di connessioni pendenti
+accettate; se esso viene ecceduto il client al momento della richiesta della
+connessione riceverà un errore di tipo \errcode{ECONNREFUSED}, o se il
+protocollo, come accade nel caso del TCP, supporta la ritrasmissione, la
+richiesta sarà ignorata in modo che la connessione possa venire ritentata.
+
+Per capire meglio il significato di tutto ciò occorre approfondire la modalità
+con cui il kernel tratta le connessioni in arrivo. Per ogni socket in ascolto
+infatti vengono mantenute due code:
+\begin{enumerate}
+\item Una coda delle connessioni incomplete (\textit{incomplete connection
+ queue} che contiene un ingresso per ciascun socket per il quale è arrivato
+ un SYN ma il three way handshake non si è ancora concluso. Questi socket
+ sono tutti nello stato \texttt{SYN\_RECV}.
+\item Una coda delle connessioni complete (\textit{complete connection queue}
+ che contiene un ingresso per ciascun socket per il quale il three way
+ handshake è stato completato ma ancora \func{accept} non è ritornata.
+ Questi socket sono tutti nello stato \texttt{ESTABLISHED}.
+\end{enumerate}
+
+Lo schema di funzionamento è descritto in \figref{fig:TCPel_xxx}, quando
+arriva un SYN da un client il server crea una nuova entrata nella coda delle
+connessioni incomplete, e poi risponde con il SYN$+$ACK. La entrata resterà
+nella coda delle connessioni incomplete fino al ricevimento dell'ACK dal
+client o fino ad un timeout. Nel caso di completamento del three way handshake
+l'entrata viene sostata nella coda delle connessioni complete. Quando il
+processo chiama la funzione \func{accept} (vedi
+\secref{sec:TCPel_func_accept}) la prima entrata nella coda delle connessioni
+complete è passata al programma, o, se la coda è vuota, il processo viene
+posto in attesa e risvegliato all'arrivo della prima connessione completa.
+
+Storicamente il valore del parametro \param{backlog} era corrispondente al
+massimo valore della somma del numero di entrate possibili per ciascuna di
+dette code. Stevens riporta che BSD ha sempre applicato un fattore di 1.5 al
+valore, e provvede una tabella con i risultati ottenuti con vari kernel,
+compreso Linux 2.0, che mostrano le differenze fra diverse implementazioni.
+
+In Linux il significato di questo valore è cambiato a partire dal kernel 2.2
+per prevenire l'attacco chiamato \textit{syn flood}. Questo si basa
+sull'emissione da parte dell'attaccante di un grande numero di pacchetti SYN
+indirizzati verso una porta forgiati con indirizzo IP fasullo\footnote{con la
+ tecnica che viene detta \textit{ip spoofing}.} così che i SYN$+$ACK vanno
+perduti e la coda delle connessioni incomplete viene saturata, impedendo di
+fatto ulteriori connessioni.
+
+Per ovviare a questo il significato del \param{backlog} è stato cambiato a
+indicare la lunghezza della coda delle connessioni complete. La lunghezza
+della coda delle connessioni incomplete può essere ancora controllata usando
+la \func{sysctl} o scrivendola direttamente in
+\file{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_max\_syn\_backlog}. Quando si attiva la
+protezione dei syncookies però (con l'opzione da compilare nel kernel e da
+attivare usando \file{/proc/sys/net/ipv4/tcp\_syncookies}) questo valore
+viene ignorato e non esiste più un valore massimo. In ogni caso in Linux il
+valore di \param{backlog} viene troncato ad un massimo di \const{SOMAXCONN}
+se è superiore a detta costante (che di default vale 128).
+
+La scelta storica per il valore di questo parametro è di 5, e alcuni vecchi
+kernel non supportavano neanche valori superiori, ma la situazione corrente è
+molto cambiata per via della presenza di server web che devono gestire un gran
+numero di connessioni per cui un tale valore non è più adeguato. Non esiste
+comunque una risposta univoca per la scelta del valore, per questo non
+conviene specificarlo con una costante (il cui cambiamento richiederebbe la
+ricompilazione del server) ma usare piuttosto una variabile di ambiente (vedi
+\secref{sec:proc_environ}).
+
+Lo Stevens tratta accuratamente questo argomento, con esempi presi da casi
+reali su web server, ed in particolare evidenzia come non sia più vero che il
+compito principale della coda sia quello di gestire il caso in cui il server è
+occupato fra chiamate successive alla \func{accept} (per cui la coda più
+occupata sarebbe quella delle connessioni completate), ma piuttosto quello di
+gestire la presenza di un gran numero di SYN in attesa di concludere il
+three way handshake.
+
+Infine va messo in evidenza che nel caso di socket TCP quando un SYN arriva
+con tutte le code piene, il pacchetto deve essere ignorato. Questo perché la
+condizione in cui le code sono piene è ovviamente transitoria, per cui se il
+client ritrasmette il SYN è probabile che passato un po' di tempo possa
+trovare nella coda lo spazio per una nuova connessione. Se invece si
+rispondesse con un RST per indicare l'impossibilità di effettuare la
+connessione la chiamata a \func{connect} nel client ritornerebbe con una
+condizione di errore, costringendo a inserire nell'applicazione la gestione
+dei tentativi di riconnessione che invece può essere effettuata in maniera
+trasparente dal protocollo TCP.
+
+
+\subsection{La funzione \func{accept}}
+\label{sec:TCPel_func_accept}
+
+La funzione \funcd{accept} è chiamata da un server TCP per gestire la
+connessione una volta che sia stato completato il three way handshake, la
+funzione restituisce un nuovo socket descriptor su cui si potrà operare per
+effettuare la comunicazione. Se non ci sono connessioni completate il processo
+viene messo in attesa. Il prototipo della funzione è il seguente:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+{int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen\_t *addrlen)}
+
+ Accetta una connessione sul socket specificato.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce un numero di socket descriptor positivo in
+ caso di successo e -1 in caso di errore, nel qual caso la variabile
+ \var{errno} viene impostata ai seguenti valori:
-\begin{prototype}{int listen(int sockfd, int backlog)}
\begin{errlist}
- \item \texttt{EBADF} L'argomento \texttt{sockfd} non è un file descriptor
+ \item[\errcode{EBADF}] l'argomento \param{sockfd} non è un file descriptor
valido.
- \item \texttt{ENOTSOCK} L'argomento \texttt{sockfd} non è un socket.
- \item \texttt{EOPNOTSUPP} The socket is not of a type that supports the lis
- ten operation.
+ \item[\errcode{ENOTSOCK}] l'argomento \param{sockfd} non è un socket.
+ \item[\errcode{EOPNOTSUPP}] il socket è di un tipo che non supporta questa
+ operazione.
+ \item[\errcode{EAGAIN} o \errcode{EWOULDBLOCK}] il socket è stato impostato
+ come non bloccante (vedi \secref{sec:file_noblocking}), e non ci sono
+ connessioni in attesa di essere accettate.
+ \item[\errcode{EPERM}] Le regole del firewall non consentono la connessione.
+ \item[\errcode{ENOBUFS}, \errcode{ENOMEM}] questo spesso significa che
+ l'allocazione della memoria è limitata dai limiti sui buffer dei socket,
+ non dalla memoria di sistema.
\end{errlist}
+ Inoltre possono essere restituiti gli errori di rete relativi al nuovo
+ socket come: \errval{EMFILE}, \errval{EINVAL}, \errval{ENOSR},
+ \errval{ENOBUFS}, \errval{EFAULT}, \errval{EPERM}, \errval{ECONNABORTED},
+ \errval{ESOCKTNOSUPPORT}, \errval{EPROTONOSUPPORT}, \errval{ETIMEDOUT},
+ \errval{ERESTARTSYS}.}
\end{prototype}
+Estrae la prima connessione relativa al socket \param{sockfd} in attesa sulla
+coda delle connessioni complete, che associa ad nuovo socket con le stesse
+caratteristiche di \param{sockfd} (restituito dalla funzione stessa). Il
+socket originale non viene toccato. Nella struttura \param{addr} e nella
+variabile \param{addrlen} vengono restituiti indirizzo e relativa lunghezza del
+client che si è connesso.
+
+La funzione può essere usata solo con socket che supportino la connessione
+(cioè di tipo \const{SOCK\_STREAM}, \const{SOCK\_SEQPACKET} o
+\const{SOCK\_RDM}). Per alcuni protocolli che richiedono una conferma
+esplicita della connessione, (attualmente in Linux solo DECnet ha questo
+comportamento), la funzione opera solo l'estrazione dalla coda delle
+connessioni, la conferma della connessione viene fatta implicitamente dalla
+prima chiamata ad una \func{read} o una \func{write} mentre il rifiuto della
+connessione viene fatto con la funzione \func{close}.
+
+È da chiarire che Linux presenta un comportamento diverso nella gestione degli
+errori rispetto ad altre implementazioni dei socket BSD, infatti la funzione
+\func{accept} passa gli errori di rete pendenti sul nuovo socket come codici
+di errore per \func{accept}. Inoltre la funzione non fa ereditare ai nuovi
+socket flag come \const{O\_NONBLOCK}, che devono essere rispecificati volta
+volta, questo è un comportamento diverso rispetto a quanto accade con BSD e
+deve essere tenuto in conto per scrivere programmi portabili.
+
+I due argomenti \param{cliaddr} e \param{addrlen} (si noti che quest'ultimo è
+passato per indirizzo per avere indietro il valore) sono usati per ottenere
+l'indirizzo del client da cui proviene la connessione. Prima della chiamata
+\param{addrlen} deve essere inizializzato alle dimensioni della struttura il
+cui indirizzo è passato come argomento in \param{cliaddr}, al ritorno della
+funzione \param{addrlen} conterrà il numero di byte scritti dentro
+\param{cliaddr}. Se questa informazione non interessa basterà inizializzare a
+\val{NULL} detti puntatori.
+
+Se la funzione ha successo restituisce il descrittore di un nuovo socket
+creato dal kernel (detto \textit{connected socket}) a cui viene associata la
+prima connessione completa (estratta dalla relativa coda, vedi
+\secref{sec:TCPel_func_listen}) che il client TCP ha effettuato verso il
+socket \param{sockfd}. Quest'ultimo (detto \textit{listening socket}) è quello
+creato all'inizio e messo in ascolto con \func{listen}, e non viene toccato
+dalla funzione. Se non ci sono connessioni pendenti da accettare la funzione
+mette in attesa il processo\footnote{a meno che non si sia impostato il socket
+ per essere non bloccante (vedi \secref{sec:file_noblocking}), nel qual caso
+ ritorna con l'errore \errcode{EAGAIN}. Torneremo su questa modalità di
+ operazione in \secref{sec:xxx_sock_noblock}.} fintanto che non ne arriva
+una.
+
+Il meccanismo di funzionamento di \func{accept} è essenziale per capire il
+funzionamento di un server: in generale infatti c'è sempre un solo socket in
+ascolto, che resta per tutto il tempo nello stato \texttt{LISTEN}, mentre le
+connessioni vengono gestite dai nuovi socket ritornati da \func{accept} che
+si trovano automaticamente nello stato \texttt{ESTABLISHED} e utilizzati fino
+alla chiusura della connessione che avviene su di essi. Si può riconoscere
+questo schema anche nell'esempio elementare in \figref{fig:net_serv_code} dove
+per ogni connessione il socket creato da \func{accept} viene chiuso dopo
+l'invio dei dati.
-\subsection{La funzione \texttt{accept}}
-\label{sec:TCPel_func_accept}
+\subsection{La funzione \func{close}}
+\label{sec:TCPel_func_close}
+
+La funzione standard unix \func{close} (vedi \secref{sec:file_close}) che si
+usa sui file può essere usata con lo stesso effetto anche sui socket
+descriptor.
+
+L'azione standard di questa funzione quando applicata a socket è di marcarlo
+come chiuso e ritornare immediatamente al processo. Una volta chiamata il
+socket descriptor non è più utilizzabile dal processo e non può essere usato
+come argomento per una \func{write} o una \func{read} (anche se l'altro
+capo della connessione non avesse chiuso la sua parte). Il kernel invierà
+comunque tutti i dati che ha in coda prima di iniziare la sequenza di chiusura.
+
+Vedremo più avanti in \secref{sec:TCPadv_so_linger} come è possibile cambiare
+questo comportamento, e cosa deve essere fatto perché il processo possa
+assicurarsi che l'altro capo abbia ricevuto tutti i dati.
+
+Come per i file anche per i socket descriptor viene mantenuto un numero di
+riferimenti, per cui se più di un processo ha lo stesso socket aperto
+l'emissione del FIN e la sequenza di chiusura di TCP non viene innescata
+fintanto che il numero di riferimenti non si annulla. Questo è il
+comportamento normale che ci si aspetta in un'applicazione client/server quale
+quella che illustreremo in \secref{sec:TCPel_cunc_serv}.
+Per attivare immediatamente l'emissione del FIN e la sequenza di chiusura si
+può usare la funzione \func{shutdown} su cui torneremo in seguito.
+
+
+
+\section{I server concorrenti su TCP}
+\label{sec:TCPel_cunc_serv}
+
+Il server \texttt{daytime} dell'esempio in \secref{sec:net_cli_sample} è un
+tipico esempio di server iterativo, in cui viene servita una richiesta alla
+volta; in generale però, specie se il servizio è più complesso e comporta uno
+scambio di dati più sostanzioso di quello in questione, non è opportuno
+bloccare un server nel servizio di un client per volta; per questo si ricorre
+alle capacità di multitasking del sistema.
+
+Il modo più immediato per creare un server concorrente è allora quello di
+usare la funzione \func{fork} per far creare al server per ogni richiesta da
+parte di un client un processo figlio che si incarichi della gestione della
+comunicazione.
+
+
+\subsection{Un esempio di server \textit{daytime} concorrente}
+\label{sec:TCPel_cunc_daytime}
+
+Per illustrare il meccanismo usato in generale per creare un server
+concorrente abbiamo riscritto il server \texttt{daytime} dell'esempio
+precedente in forma concorrente, inserendo anche una opzione per la stampa
+degli indirizzi delle connessioni ricevute.
+
+In \figref{fig:TCPel_serv_code} è mostrato un estratto del codice, in cui si
+sono tralasciati il trattamento delle opzioni e le parti rimaste invariate
+rispetto al precedente esempio. Al solito il sorgente completo del server
+\file{ElemDaytimeTCPCuncServ.c} è allegato nella directory dei sorgenti.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/ElemDaytimeTCPCuncServ.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Esempio di codice di un server concorrente elementare per il
+ servizio daytime.}
+ \label{fig:TCPel_serv_code}
+\end{figure}
+
+Come si può vedere (alle linee \texttt{\small 21--25}) la funzione
+\func{accept} stavolta è chiamata fornendo una struttura di indirizzi in cui
+saranno ritornati numero IP e porta da cui il client effettua la connessione,
+che stamperemo, se avremo abilitato il logging, sullo standard output
+(\texttt{\small 39--43}).
+
+Quando \func{accept} ritorna il server chiama la funzione \func{fork}
+(\texttt{\small 26--30}) per creare il processo figlio che effettuerà tutte le
+operazioni relative a quella connessione (\texttt{\small 31--45}), mentre il
+padre resterà in attesa di ulteriori connessioni.
+
+Si noti come il figlio operi solo sul socket connesso, chiudendo
+immediatamente il socket \var{list\_fd}; mentre il padre continua ad operare
+solo sul socket in ascolto chiudendo \var{sock\_fd} dopo ciascuna
+\func{accept}. Per quanto abbiamo detto in \secref{sec:TCPel_func_close}
+queste due chiusure non causano l'innesco della sequenza di chiusura perché il
+numero di riferimenti non si è annullato.
+
+Infatti subito dopo la creazione del socket \var{list\_fd} ha una
+referenza, e lo stesso vale per \var{sock\_fd} dopo il ritorno di
+\func{accept}, ma dopo la fork i descrittori vengono duplicati nel padre e
+nel figlio per cui entrambi i socket si trovano con due referenze. Questo fa
+si che quando il padre chiude \var{sock\_fd} esso resta con una referenza
+da parte del figlio, e sarà definitivamente chiuso solo quando quest'ultimo,
+dopo aver completato le sue operazioni, chiamerà la funzione \func{close}.
+
+In realtà per il figlio non sarebbero necessarie nessuna delle due chiamate a
+\func{close} in quanto nella \func{exit} tutti i file ed i socket vengono
+chiusi, ma si è preferito effettuare la chiusura esplicitamente per avere una
+maggiore chiarezza del codice ed evitare possibili errori.
+
+Si noti come sia essenziale che il padre chiuda ogni volta il socket connesso
+dopo la \func{accept}; se così non fosse nessuno di questi socket sarebbe
+effettivamente chiuso dato che alla chiusura da parte del figlio resterebbe
+ancora un riferimento. Si avrebbero così due effetti, il padre potrebbe
+esaurire i descrittori disponibili (che sono un numero limitato per ogni
+processo) e soprattutto nessuna delle connessioni con i client verrebbe
+chiusa.
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{getsockname} e \func{getpeername}}
+\label{sec:TCPel_get_names}
+
+Queste due funzioni vengono usate per ottenere i dati relativi alla socket
+pair associata ad un certo socket; la prima è \funcd{getsockname} e
+restituisce l'indirizzo locale; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+ {int getsockname(int sockfd, struct sockaddr * name, socklen\_t * namelen)}
+ Legge l'indirizzo locale del socket \param{sockfd} nella struttura
+ \param{name}.
+
+\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ errore. I codici di errore restituiti in \var{errno} sono i seguenti:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] l'argomento \param{sockfd} non è un file descriptor
+ valido.
+ \item[\errcode{ENOTSOCK}] l'argomento \param{sockfd} non è un socket.
+ \item[\errcode{ENOBUFS}] non ci sono risorse sufficienti nel sistema per
+ eseguire l'operazione.
+ \item[\errcode{EFAULT}] l'argomento \param{name} punta al di fuori dello
+ spazio di indirizzi del processo.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione si usa tutte le volte che si vuole avere l'indirizzo locale di un
+socket; ad esempio può essere usata da un client (che usualmente non chiama
+\func{bind}) per ottenere numero IP e porta locale associati al socket
+restituito da una \func{connect}, o da un server che ha chiamato \func{bind}
+su un socket usando 0 come porta locale per ottenere il numero di porta
+effimera assegnato dal kernel.
+
+Inoltre quando un server esegue una \func{bind} su un indirizzo generico, se
+chiamata dopo il completamento di una connessione sul socket restituito da
+\func{accept}, restituisce l'indirizzo locale che il kernel ha assegnato a
+quella connessione.
+
+Tutte le volte che si vuole avere l'indirizzo remoto di un socket si usa la
+funzione \funcd{getpeername}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/socket.h}
+ {int getpeername(int sockfd, struct sockaddr * name, socklen\_t * namelen)}
+ Legge l'indirizzo remoto del socket \param{sockfd} nella struttura
+ \param{name}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ errore. I codici di errore restituiti in \var{errno} sono i seguenti:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] l'argomento \param{sockfd} non è un file descriptor
+ valido.
+ \item[\errcode{ENOTSOCK}] l'argomento \param{sockfd} non è un socket.
+ \item[\errcode{ENOTCONN}] il socket non è connesso.
+ \item[\errcode{ENOBUFS}] non ci sono risorse sufficienti nel sistema per
+ eseguire l'operazione.
+ \item[\errcode{EFAULT}] l'argomento \param{name} punta al di fuori dello
+ spazio di indirizzi del processo.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
-\section{Una semplice implementazione del servizio \texttt{echo} su TCP}
-\label{sec:TCPel_echo_example}
+Ci si può chiedere a cosa serva questa funzione dato che dal lato client
+l'indirizzo remoto è sempre noto quando si esegue la \func{connect} mentre
+dal lato server si possono usare, come si è fatto nell'esempio precedente, i
+valori di ritorno di \func{accept}.
+
+In generale però questa ultima possibilità è sempre possibile. In particolare
+questo avviene quando il server invece di far gestire la connessione
+direttamente a un processo figlio, come nell'esempio precedente, lancia un
+opportuno programma per ciascuna connessione usando \func{exec} (questa ad
+esempio è la modalità con cui opera il \textsl{super-server} \cmd{inetd}
+che gestisce tutta una serie di servizi lanciando per ogni connessione
+l'opportuno server).
+
+In questo caso benché il processo figlio abbia una immagine della memoria che
+è copia di quella del processo padre (e contiene quindi anche la struttura
+ritornata da \func{accept}), all'esecuzione di \func{exec} viene caricata
+in memoria l'immagine del programma eseguito che a questo punto perde ogni
+riferimento. Il socket descriptor però resta aperto. Allora se una opportuna
+convenzione è seguita per rendere noto al programma eseguito qual'è il socket
+connesso (\cmd{inetd} ad esempio fa sempre in modo che i file descriptor 0,
+1 e 2 corrispondano al socket connesso) quest'ultimo potrà usare la funzione
+\func{getpeername} per determinare l'indirizzo remoto del client.
+
+Infine è da chiarire (si legga la pagina di manuale) che, come per
+\func{accept}, il terzo parametro, che è specificato dallo standard POSIX.1g
+come di tipo \code{socklen\_t *} in realtà deve sempre corrispondere ad un
+\ctyp{int *} come prima dello standard perché tutte le implementazioni dei
+socket BSD fanno questa assunzione.
+
+
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff