+%% network.tex
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\chapter{Introduzione alla programmazione di rete}
\label{cha:network}
\label{sec:net_cliserv}
La differenza principale fra un'applicazione di rete e un programma normale è
-che quest'ultima per definizione concerne la comunicazione fra ``processi''
+che quest'ultima per definizione concerne la comunicazione fra processi
diversi (che in generale non girano neanche sulla stessa macchina). Questo già
-prefigura un cambiamento completo rispetto all'ottica del ``programma''
-monolitico all'interno del quale vengono eseguite tutte le istruzioni, e
-presuppone un sistema operativo ``multitasking'' in grado di eseguire processi
+prefigura un cambiamento completo rispetto all'ottica del programma monolitico
+all'interno del quale vengono eseguite tutte le istruzioni, e chiaramente
+presuppone un sistema operativo multitasking in grado di eseguire processi
diversi.
Un concetto fondamentale su cui si basa la programmazione di rete sotto Linux
specifico, implementando un protocollo di applicazione (esempi possono
essere HTTP, POP, telnet, SMTP, etc).
\item Questi dati vengono inviati al livello di trasporto usando
- un'interfaccia opportuna (i \textit{socket}, che esamineremo in dettaglio in
- seguito). Qui verranno spezzati in pacchetti di dimensione opportuna e
- incapsulati nel protocollo di trasporto, aggiungendo ad ogni pacchetto le
- informazioni necessarie per la sua gestione. Questo processo viene
- svolto direttamente nel kernel ad esempio dallo stack TCP nel caso il
+ un'interfaccia opportuna (i \textit{socket}\index{socket}, che esamineremo
+ in dettaglio in seguito). Qui verranno spezzati in pacchetti di dimensione
+ opportuna e incapsulati nel protocollo di trasporto, aggiungendo ad ogni
+ pacchetto le informazioni necessarie per la sua gestione. Questo processo
+ viene svolto direttamente nel kernel ad esempio dallo stack TCP nel caso il
protocollo di trasporto sia questo.
\item Una volta composto il pacchetto nel formato adatto al protocollo di
trasporto usato questo sarà passato al successivo livello, quello di rete,
rete però sono importanti principalmente i due livelli centrali, e soprattutto
quello di trasporto.
-La principale interfaccia di programmazione di rete, quella dei socket, è
-infatti un'interfaccia nei confronti di quest'ultimo. Questo avviene perché al
-di sopra del livello di trasporto i programmi hanno a che fare solo con
-dettagli specifici delle applicazioni, mentre al di sotto vengono curati tutti
-i dettagli relativi alla comunicazione. È pertanto naturale definire una API
-su questo confine tanto più che è proprio li (come evidenziato in
-\figref{fig:net_osi_tcpip_comp}) che nei sistemi Unix (e non solo) viene
-inserita la divisione fra kernel space e user space.
+La principale interfaccia di programmazione di rete, quella dei
+socket\index{socket}, è infatti un'interfaccia nei confronti di quest'ultimo.
+Questo avviene perché al di sopra del livello di trasporto i programmi hanno a
+che fare solo con dettagli specifici delle applicazioni, mentre al di sotto
+vengono curati tutti i dettagli relativi alla comunicazione. È pertanto
+naturale definire una API su questo confine tanto più che è proprio li (come
+evidenziato in \figref{fig:net_osi_tcpip_comp}) che nei sistemi Unix (e non
+solo) viene inserita la divisione fra kernel space e user space.
In realtà in un sistema Unix è possibile accedere anche agli altri livelli
inferiori (e non solo a quello di trasporto) con opportune interfacce (la cosa
lo stesso servizio di trasporto di IPv4 per i pacchetti TCP, UDP e ICPMv6.
\item \textsl{TCP} \textit{Trasmission Control Protocol}. È un protocollo
orientato alla connessione che provvede un trasporto affidabile e
- bidirezionale di un flusso di dati. I socket TCP sono esempi di
- \textit{stream socket}. Il protocollo ha cura di tutti gli aspetti del
- trasporto, come l'acknoweledgment, i timeout, la ritrasmissione, etc. È
+ bidirezionale di un flusso di dati. I socket\index{socket} TCP sono esempi
+ di \textit{stream socket}. Il protocollo ha cura di tutti gli aspetti del
+ trasporto, come l'acknoweledgment, i timeout, la ritrasmissione, etc. È
usato dalla maggior parte delle applicazioni. Può essere usato sia con IPv4
che con IPv6.
\item \textsl{UDP} \textit{User Datagram Protocol}. È un protocollo senza
- connessione a pacchetti. I socket UDP sono esempi di \textit{datagram
- socket}. Contrariamente al TCP in protocollo non è affidabile e non c'è
- garanzia che i pacchetti raggiungano la loro destinazione, né sull'eventuale
- ordine di arrivo. Può essere usato sia con IPv4 che con IPv6.
+ connessione a pacchetti. I socket\index{socket} UDP sono esempi di
+ \textit{datagram socket}. Contrariamente al TCP in protocollo non è
+ affidabile e non c'è garanzia che i pacchetti raggiungano la loro
+ destinazione, né sull'eventuale ordine di arrivo. Può essere usato sia con
+ IPv4 che con IPv6.
\item \textsl{ICMP} \textit{Internet Control Message Protocol}. Gestisce gli
errori e trasporta l'informazione di controllo fra stazioni remote e
instradatori (\textit{host} e \textit{router}). I messaggi sono normalmente
protocollo IP sono forniti nell'appendice \capref{cha:ip_protocol}.
-\subsection{UDP: User Datagram Protocol)}
+\subsection{User Datagram Protocol (UDP)}
\label{sec:net_udp}
UDP è un protocollo di trasporto molto semplice, la sua descrizione completa è
contenuta dell'RFC~768, ma in sostanza esso è una semplice interfaccia a IP
dal livello di trasporto. Quando un'applicazione usa UDP essa scrive un
pacchetto di dati (il cosiddetto \textit{datagram} che da il nome al
-protocollo) su un socket, al pacchetto viene aggiunto un header molto semplice
-(per una descrizione più accurata vedi \secref{sec:xxx_udp}), e poi viene
-passato al livello superiore (IPv4 o IPv6 che sia) che lo spedisce verso la
-destinazione. Dato che né IPv4 né IPv6 garantiscono l'affidabilità niente
-assicura che il pacchetto arrivi a destinazione, né che più pacchetti arrivino
-nello stesso ordine in cui sono stati spediti.
+protocollo) su un socket\index{socket}, al pacchetto viene aggiunto un header
+molto semplice (per una descrizione più accurata vedi \secref{sec:xxx_udp}), e
+poi viene passato al livello superiore (IPv4 o IPv6 che sia) che lo spedisce
+verso la destinazione. Dato che né IPv4 né IPv6 garantiscono l'affidabilità
+niente assicura che il pacchetto arrivi a destinazione, né che più pacchetti
+arrivino nello stesso ordine in cui sono stati spediti.
Pertanto il problema principale che si affronta quando si usa UDP è la
mancanza di affidabilità, se si vuole essere sicuri che i pacchetti arrivino a
Infine UDP è un protocollo che opera senza connessione
(\textit{connectionless}) in quanto non è necessario stabilire nessun tipo di
relazione tra origine e destinazione dei pacchetti. Si hanno così situazioni
-in cui un client può scrivere su uno stesso socket pacchetti destinati a
-server diversi, o un server ricevere su un socket pacchetti provenienti da
-client diversi. Il modo più semplice di immaginarsi il funzionamento di UDP è
-quello della radio, in cui si può ``trasmettere a'' e ``ricevere da'' più
-stazioni usando la stessa frequenza.
+in cui un client può scrivere su uno stesso socket\index{socket} pacchetti
+destinati a server diversi, o un server ricevere su un socket\index{socket}
+pacchetti provenienti da client diversi. Il modo più semplice di immaginarsi
+il funzionamento di UDP è quello della radio, in cui si può
+``\textsl{trasmettere a}'' e ``\textsl{ricevere da}'' più stazioni usando la
+stessa frequenza.
Nonostante gli evidenti svantaggi comportati dall'inaffidabilità UDP ha il
grande pregio della velocità che in certi casi è essenziale; inoltre si presta
costituirebbe solo un peso di prestazioni mentre una perdita di pacchetti può
essere tollerata, ad esempio quelle che usano il multicasting.
-\subsection{TCP: Transport Control Protocol)}
+\subsection{Transport Control Protocol (TCP)}
\label{sec:net_tcp}
Il TCP è un protocollo molto complesso, definito nell'RFC~739 e completamente
effettuata.
Caratteristica fondamentale di TCP è l'affidabilità; quando i dati vengono
-inviati attraverso una connessione ne viene richiesto un ``ricevuto''
+inviati attraverso una connessione ne viene richiesto un ``\textsl{ricevuto}''
(il cosiddetto \textit{acknowlegment}), se questo non arriva essi verranno
-ritrasmessi per un determinato numero di tentativi, intervallati da un
-periodo di tempo crescente, fino a che sarà considerata fallita o caduta la
+ritrasmessi per un determinato numero di tentativi, intervallati da un periodo
+di tempo crescente, fino a che sarà considerata fallita o caduta la
connessione (e generato un errore di \textit{time-out}), dopo un periodo di
-tempo che dipende dall'implementazione e che può variare far i
-quattro e i dieci minuti.
+tempo che dipende dall'implementazione e che può variare far i quattro e i
+dieci minuti.
Inoltre per tenere conto delle diverse condizioni in cui può trovarsi la linea
di comunicazione TCP comprende anche un algoritmo di calcolo dinamico del
Inoltre TCP è in grado di preservare l'ordine dei dati assegnando un numero di
sequenza ad ogni byte che trasmette. Ad esempio se un'applicazione scrive 3000
-byte su un socket TCP, questi potranno essere spezzati dal protocollo in due
-segmenti (le unità di dati passate da TCP a IP vengono chiamate
-\textit{segment}) di 1500 byte, di cui il primo conterrà il numero di
+byte su un socket\index{socket} TCP, questi potranno essere spezzati dal
+protocollo in due segmenti (le unità di dati passate da TCP a IP vengono
+chiamate \textit{segment}) di 1500 byte, di cui il primo conterrà il numero di
sequenza $1-1500$ e il secondo il numero $1501-3000$. In questo modo anche se
i segmenti arrivano a destinazione in un ordine diverso, o se alcuni arrivano
più volte a causa di ritrasmissioni dovute alla perdita dei ricevuto,
essere ricevuti.
Questa finestra cambia dinamicamente diminuendo con la ricezione dei dati dal
-socket ed aumentando con la lettura di quest'ultimo da parte
+socket\index{socket} ed aumentando con la lettura di quest'ultimo da parte
dell'applicazione, se diventa nulla il buffer di ricezione è pieno e non
verranno accettati altri dati. Si noti che UDP non provvede niente di tutto
ciò per cui nulla impedisce che vengano trasmessi pacchetti ad un rate che il
projects / gapil.git / blobdiff