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-\chapter{Gli altri socket più comuni}
+\chapter{Gli altri tipi di socket}
\label{cha:other_socket}
-Dopo aver trattato in \capref{cha:TCP_socket} i socket TCP, che costituiscono
+Dopo aver trattato in cap.~\ref{cha:TCP_socket} i socket TCP, che costituiscono
l'esempio più comune dell'interfaccia dei socket, esamineremo in questo
-capitolo gli altri tipi di socket,
+capitolo gli altri tipi di socket, a partire dai socket UDP, e i socket
+\textit{Unix domain} già incontrati in \secref{sec:ipc_socketpair}.
\section{I socket UDP}
\label{sec:UDP_socket}
Dopo i socket TCP i socket più utilizzati nella programmazione di rete sono i
-socket UDP; protocolli diffusi come NFS o il DNS usano principalmente questo
+socket UDP: protocolli diffusi come NFS o il DNS usano principalmente questo
tipo di socket. Tratteremo in questa sezione le loro caratteristiche
principali e le modalità per il loro utilizzo.
\subsection{Le caratteristiche di un socket UDP}
\label{sec:UDP_characteristics}
-Come illustrato in \secref{sec:net_udp} UDP è un protocollo molto semplice che
+Come illustrato in sez.\ref{sec:net_udp} UDP è un protocollo molto semplice che
non supporta le connessioni e non è affidabile: esso si appoggia direttamente
-sopra IP (per i dettagli sul protocollo si veda \secref{sec:udp_protocol}). I
-dati vengono inviati in forma di pacchetti, e non ne è assicurata né la
+sopra IP (per i dettagli sul protocollo si veda sez.~\ref{sec:udp_protocol}).
+I dati vengono inviati in forma di pacchetti, e non ne è assicurata né la
effettiva ricezione né l'arrivo nell'ordine in cui vengono inviati. Il
vantaggio del protocollo è la velocità, non è necessario trasmettere le
informazioni di controllo ed il risultato è una trasmissione di dati più
appartenendo alla famiglia \const{PF\_INET}\footnote{o \const{PF\_INET6}
qualora si usasse invece il protocollo IPv6, che pure supporta UDP.} devono
essere aperti quando si usa la funzione \func{socket} (si riveda quanto
-illustrato a suo tempo in \tabref{tab:sock_sock_valid_combinations})
+illustrato a suo tempo in tab.~\ref{tab:sock_sock_valid_combinations})
utilizzando per il tipo di socket il valore \const{SOCK\_DGRAM}.
Questa differenza comporta ovviamente che anche le modalità con cui si usano i
socket UDP sono completamente diverse rispetto ai socket TCP, ed in
particolare non esistendo il concetto di connessione non esiste il meccanismo
-del \textit{three way handshake} nè quello degli stati del protocollo. In
+del \textit{three way handshake} né quello degli stati del protocollo. In
realtà tutto quello che avviene nella comunicazione attraverso dei socket UDP
è la trasmissione di un pacchetto da un client ad un server o viceversa,
-secondo lo schema illustrato in \figref{fig:UDP_packet-exchange}.
+secondo lo schema illustrato in fig.~\ref{fig:UDP_packet-exchange}.
\begin{figure}[htb]
\centering
\label{fig:UDP_packet-exchange}
\end{figure}
-Come illustrato in \figref{fig:UDP_packet-exchange} la struttura generica di
+Come illustrato in fig.~\ref{fig:UDP_packet-exchange} la struttura generica di
un server UDP prevede, una volta creato il socket, la chiamata a \func{bind}
per mettersi in ascolto dei dati. Questa è l'unica parte comune con un server
TCP: non essendovi il concetto di connessione le funzioni \func{listen} ed
\func{accept} non sono mai utilizzate nel caso di server UDP. La ricezione dei
dati dal client avviene attraverso la funzione \func{recvfrom}, mentre una
-eventuale risposta sarà inviata con la funzione \func{sendto}.
+eventuale risposta sarà inviata con la funzione \func{sendto}.
Da parte del client invece, una volta creato il socket non sarà necessario
connettersi con \func{connect} (anche se, come vedremo in
-\secref{sec:UDP_connect}, è possibile usare questa funzione, con un
+sez.~\ref{sec:UDP_connect}, è possibile usare questa funzione, con un
significato comunque diverso) ma si potrà effettuare direttamente una
richiesta inviando un pacchetto con la funzione \func{sendto} e si potrà
leggere una eventuale risposta con la funzione \func{recvfrom}.
possibilità di gestire più canali di comunicazione fra due macchine
utilizzando le porte. In questo caso il server dovrà usare comunque la
funzione \func{bind} per scegliere la porta su cui ricevere i dati, e come nel
-caso dei socket TCP si potrà usare il comando \cmd{netstat}\footnote{per
- ottenere il risultato mostrato occorre usare le opzioni \texttt{-anu}.} per
+caso dei socket TCP si potrà usare il comando \cmd{netstat} per
verificare quali socket sono in ascolto:
\begin{verbatim}
+[piccardi@gont gapil]# netstat -anu
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
udp 0 0 0.0.0.0:32768 0.0.0.0:*
Si noti però come in questo caso la colonna che indica lo stato sia vuota. I
socket UDP infatti non hanno uno stato. Inoltre anche in presenza di traffico
-non si avranno indicazioni delle connessioni attive, proprio perché non esiste
-niente di simile per i socket UDP, il kernel si limita infatti a ricevere i
+non si avranno indicazioni delle connessioni attive, proprio perché questo
+concetto non esiste per i socket UDP, il kernel si limita infatti a ricevere i
pacchetti ed inviarli al processo in ascolto sulla porta cui essi sono
destinati, oppure a scartarli inviando un messaggio \textit{ICMP port
unreachable} qualora non vi sia nessun processo in ascolto.
\subsection{Le funzioni \func{sendto} e \func{recvfrom}}
\label{sec:UDP_sendto_recvfrom}
-Come accennato in \secref{sec:UDP_characteristics} le due funzioni principali
-usate per la trasmissione di dati attraverso i socket UDP, sono \func{sendto}
-e \func{recvfrom}. La necessità di usare queste funzioni è dovuta al fatto che
-non esistendo con UDP il concetto di connessione, non si ha neanche a
-disposizione un \textsl{socket connesso} su cui sia possibile usare
-direttamente \func{read} e \func{write} avendo già stabilito (grazie alla
-chiamata ad \func{accept} che lo associa ad una connessione) quali sono
+Come accennato in sez.~\ref{sec:UDP_characteristics} le due funzioni
+principali usate per la trasmissione di dati attraverso i socket UDP sono
+\func{sendto} e \func{recvfrom}. La necessità di usare queste funzioni è
+dovuta al fatto che non esistendo con UDP il concetto di connessione, non si
+ha neanche a disposizione un \textsl{socket connesso} su cui sia possibile
+usare direttamente \func{read} e \func{write} avendo già stabilito (grazie
+alla chiamata ad \func{accept} che lo associa ad una connessione) quali sono
sorgente e destinazione dei dati.
Per questo motivo nel caso di UDP diventa essenziale utilizzare queste due
-funzioni, che sono comunque usabili in generale per la trasmissione di dati
-attraverso qualunque tipo di socket, dato che esse hanno la caratteristica di
-provvedere tre argomenti aggiuntivi che consentono di specificare destinazione
-o origine dei dati trasmessi. La prima delle due funzioni è \funcd{sendto} ed
-il suo prototipo\footnote{il prototipo illustrato è quello utilizzato dalle
- \acr{glibc}, che seguono le \textit{Single Unix Specification}, l'argomento
- \param{flags} era di tipo \type{int} nei vari BSD4.*, mentre nelle
- \acr{libc4} e \acr{libc5} veniva usato un \type{unsigned int}; l'argomento
- \param{len} era \type{int} nei vari BSD4.* e nelle \acr{libc4}, ma
- \type{size\_t} nelle \acr{libc5}; infine l'argomento \param{tolen} era
- \type{int} nei vari BSD4.* nelle \acr{libc4} e nelle \acr{libc5}.} è:
+funzioni, che sono comunque utilizzabili in generale per la trasmissione di
+dati attraverso qualunque tipo di socket. Esse hanno la caratteristica di
+prevedere tre argomenti aggiuntivi attraverso i quali è possibile specificare
+la destinazione dei dati trasmessi o ottenere l'origine dei dati ricevuti. La
+prima di queste funzioni è \funcd{sendto} ed il suo prototipo\footnote{il
+ prototipo illustrato è quello utilizzato dalle \acr{glibc}, che seguono le
+ \textit{Single Unix Specification}, l'argomento \param{flags} era di tipo
+ \type{int} nei vari BSD4.*, mentre nelle \acr{libc4} e \acr{libc5} veniva
+ usato un \type{unsigned int}; l'argomento \param{len} era \type{int} nei
+ vari BSD4.* e nelle \acr{libc4}, ma \type{size\_t} nelle \acr{libc5}; infine
+ l'argomento \param{tolen} era \type{int} nei vari BSD4.* nelle \acr{libc4} e
+ nelle \acr{libc5}.} è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{sys/socket.h}
rispettivo codice di errore:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EAGAIN}] il socket è in modalità non bloccante, ma
- l'operazione richede che la funzione si blocchi.
+ l'operazione richiede che la funzione si blocchi.
\item[\errcode{ECONNRESET}] l'altro capo della comunicazione ha resettato la
- conessione.
+ connessione.
\item[\errcode{EDESTADDRREQ}] il socket non è di tipo connesso, e non si è
specificato un indirizzo di destinazione.
\item[\errcode{EISCONN}] il socket è già connesso, ma si è specificato un
\end{functions}
I primi tre argomenti sono identici a quelli della funzione \func{write} e
-specificano il socket \param{sockfd} a cui si fa riferimento ed il buffer
-\param{buf} (e relativa lunghezza \param{len}) che contiene i dati da inviare.
-Come per \func{write} la funzione ritorna il numero di byte inviati; nel caso
-di UDP però questo deve sempre corrispondere alla dimensione totale
-specificata da \param{len} in quanto i dati vengono sempre inviati in forma di
-pacchetto e non possono essere spezzati in invii successivi. Qualora non ci
-sia spazio nel buffer di uscita la funzione si blocca (a meno di non avere
-aperto il socket in modalità non bloccante), se invece non è possibile inviare
-il messaggio all'interno di un unico pacchetto essa fallisce con l'errore di
-\errcode{EMSGSIZE}.
+specificano il socket \param{sockfd} a cui si fa riferimento, il buffer
+\param{buf} che contiene i dati da inviare e la relativa lunghezza
+\param{len}. Come per \func{write} la funzione ritorna il numero di byte
+inviati; nel caso di UDP però questo deve sempre corrispondere alla dimensione
+totale specificata da \param{len} in quanto i dati vengono sempre inviati in
+forma di pacchetto e non possono essere spezzati in invii successivi. Qualora
+non ci sia spazio nel buffer di uscita la funzione si blocca (a meno di non
+avere aperto il socket in modalità non bloccante), se invece non è possibile
+inviare il messaggio all'interno di un unico pacchetto (ad esempio perché
+eccede le dimensioni massime del protocollo sottostante utilizzato) essa
+fallisce con l'errore di \errcode{EMSGSIZE}.
I due argomenti \param{to} e \param{tolen} servono a specificare la
-destinazione del messaggio da inviare, e prendono l'indirizzo di quest'ultima,
-nella stessa forma in cui lo si specificherebbe per \func{connect}: \param{to}
-deve cioè contere l'indirizzo IP e la porta di destinazione cui si vogliono
-inviare i dati e \param{tolen} la relativa dimensione.
-
-Se il socket è di un tipo che prevede le connessioni, questo deve essere già
-connesso prima di eseguire la funzione (altrimenti si avrà un errore di
-\errcode{ENOTCONN}) ed inoltre questi due ultimi argomenti devono essere
-inizializzati rispettivamente a \const{NULL} e 0 (di solito vengono ignorati,
-ma si potrebbe ricevere altrimenti anche un errore di \errcode{EISCONN}).
-
-Infine l'argomento \param{flags} è un intero usato come maschera binaria che
-permette di impostare una serie di modalità di funzionamento della
-comunicazione attraverso il socket (come \const{MSG\_NOSIGNAL} che impedisce
-l'invio del segnale \const{SIGPIPE} quando si è già chiuso il capo locale
-della connessione). Torneremo con maggiori dettagli sul significato di questo
-argomento in \secref{sec:xxx_sendmsg}, per il momento ci si può limitare ad
-usare sempre un valore nullo.
+destinazione del messaggio da inviare, e indicano rispettivamente la struttura
+contenente l'indirizzo di quest'ultima e la sua dimensione; questi argomenti
+vanno specificati stessa forma in cui li si sarebbero usati con
+\func{connect}. Nel nostro caso \param{to} dovrà puntare alla struttura
+contenente l'indirizzo IP e la porta di destinazione verso cui si vogliono
+inviare i dati (questo è indifferente rispetto all'uso di TCP o UDP, usando
+socket diversi si sarebbero dovute utilizzare le rispettive strutture degli
+indirizzi).
+
+Se il socket è di un tipo che prevede le connessioni (ad esempio un socket
+TCP), questo deve essere già connesso prima di poter eseguire la funzione, in
+caso contrario si riceverà un errore di \errcode{ENOTCONN}. In questo
+specifico caso in cui gli argomenti \param{to} e \param{tolen} non servono
+essi dovranno essere inizializzati rispettivamente a \const{NULL} e 0;
+normalmente quando si opera su un socket connesso essi vengono ignorati, ma
+qualora si sia specificato un indirizzo è possibile ricevere un errore di
+\errcode{EISCONN}.
+
+Finora abbiamo tralasciato l'argomento \param{flags}; questo è un intero usato
+come maschera binaria che permette di impostare una serie di modalità di
+funzionamento della comunicazione attraverso il socket (come
+\const{MSG\_NOSIGNAL} che impedisce l'invio del segnale \const{SIGPIPE} quando
+si è già chiuso il capo locale della connessione). Torneremo con maggiori
+dettagli sul significato di questo argomento in sez.~\ref{sec:xxx_sendmsg},
+dove tratteremo le funzioni avanzate dei socket, per il momento ci si può
+limitare ad usare sempre un valore nullo.
La seconda funzione utilizzata nella comunicazione fra socket UDP è
-\funcd{recvfrom} che serve invece a ricevere i dati inviati da un altro
-socket, il suo prototipo\footnote{il prototipo è quello delle \acr{glibc} che
- seguono le \textit{Single Unix Specification}, i vari BSD4.*, le \acr{libc4}
- e le \acr{libc5} usano un \type{int} come valore di ritorno; per gli
- argomenti \param{flags} e \param{len} vale quanto detto a proposito di
- \func{sendto}; infine l'argomento \param{fromlen} è \type{int} per i vari
- BSD4.*, le \acr{libc4} e le \acr{libc5}.} è:
+\funcd{recvfrom}, che serve a ricevere i dati inviati da un altro socket; il
+suo prototipo\footnote{il prototipo è quello delle \acr{glibc} che seguono le
+ \textit{Single Unix Specification}, i vari BSD4.*, le \acr{libc4} e le
+ \acr{libc5} usano un \type{int} come valore di ritorno; per gli argomenti
+ \param{flags} e \param{len} vale quanto detto a proposito di \func{sendto};
+ infine l'argomento \param{fromlen} è \type{int} per i vari BSD4.*, le
+ \acr{libc4} e le \acr{libc5}.} è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{sys/socket.h}
\funcdecl{ssize\_t recvfrom(int sockfd, const void *buf, size\_t len, int
flags, const struct sockaddr *from, socklen\_t *fromlen)}
- Riceve un messaggio ad un altro socket.
+ Riceve un messaggio ad un socket.
\bodydesc{La funzione restituisce il numero di byte ricevuti in caso di
successo e -1 in caso di errore; nel qual caso \var{errno} assumerà il
valore:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EAGAIN}] il socket è in modalità non bloccante, ma
- l'operazione richede che la funzione si blocchi, oppure si è impostato un
+ l'operazione richiede che la funzione si blocchi, oppure si è impostato un
timeout in ricezione e questo è scaduto.
\item[\errcode{ECONNREFUSED}] l'altro capo della comunicazione ha rifiutato
la connessione (in genere perché il relativo servizio non è disponibile).
Come per \func{sendto} i primi tre argomenti sono identici agli analoghi di
\func{read}: dal socket vengono letti \param{len} byte che vengono salvati nel
buffer \param{buf}. A seconda del tipo di socket (se di tipo \textit{datagram}
-o \textit{stream}) inoltre i byte in eccesso che non sono stati letti possono
-rispettivamente andare persi o restare disponibili per una lettura
-successiva.
+o di tipo \textit{stream}) i byte in eccesso che non sono stati letti possono
+rispettivamente andare persi o restare disponibili per una lettura successiva.
+Se non sono disponibili dati la funzione si blocca, a meno di non aver aperto
+il socket in modalità non bloccante, nel qual caso si avrà il solito errore di
+\errcode{EAGAIN}. Qualora \param{len} ecceda la dimensione del pacchetto la
+funzione legge comunque i dati disponibili, ed il suo valore di ritorno è
+comunque il numero di byte letti.
+
+I due argomenti \param{from} e \param{fromlen} sono utilizzati per ottenere
+l'indirizzo del mittente del pacchetto che è stato ricevuto, e devono essere
+opportunamente inizializzati con i puntatori alle variabili dove la struttura
+contenente quest'ultimo e la relativa lunghezza saranno scritti (si noti che
+\param{fromlen} è un valore intero ottenuto come \textit{value return
+ argument}). Se non si è interessati a questa informazione, entrambi gli
+argomenti devono essere inizializzati al valore \const{NULL}.
+
+Una differenza fondamentale del comportamento di queste funzioni rispetto alle
+usuali \func{read} e \func{write} che abbiamo usato con i socket TCP è che in
+questo caso è perfettamente legale inviare con \func{sendto} un pacchetto
+vuoto (che nel caso conterrà solo le intestazioni di IP e di UDP),
+specificando un valore nullo per \param{len}. Allo stesso modo è possibile
+ricevere con \func{recvfrom} un valore di ritorno di 0 byte, senza che questo
+possa configurarsi come una chiusura della connessione\footnote{dato che la
+ connessione non esiste, non ha senso parlare di chiusura della connessione,
+ questo significa anche che con i socket UDP non è necessario usare
+ \func{close} o \func{shutdown} per terminare la comunicazione.} o come una
+cessazione delle comunicazioni.
+
+
+
+\subsection{Un client UDP elementare}
+\label{sec:UDP_daytime_client}
+
+Vediamo allora come implementare un primo client elementare con dei socket
+UDP. Ricalcando quanto fatto nel caso dei socket TCP prenderemo come primo
+esempio l'uso del servizio \textit{daytime}, utilizzando questa volta UDP. Il
+servizio è definito nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc0862.txt}{RFC~867},
+che nel caso di uso di UDP prescrive che il client debba inviare un pacchetto
+UDP al server (di contenuto non specificato), il quale risponderà a inviando a
+sua volta un pacchetto UDP contenente la data.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \includecodesample{listati/UDP_daytime.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Sezione principale del client per il servizio \textit{daytime} su
+ UDP.}
+ \label{fig:UDP_daytime_client}
+\end{figure}
+In fig.~\ref{fig:UDP_daytime_client} è riportato la sezione principale del
+codice del nostro client, il sorgente completo si trova nel file
+\file{UDP\_daytime.c} distribuito con gli esempi allegati alla guida; al
+solito si è tralasciato di riportare in figura la sezione relativa alla
+gestione delle opzioni a riga di comando (nel caso praticamente assenti).
+
+Il programma inizia (\texttt{\small 9--12}) con la creazione del socket, al
+solito uscendo dopo aver stampato un messaggio in caso errore. Si noti come in
+questo caso, rispetto all'analogo client basato su socket TCP di
+fig.~\ref{fig:TCP_daytime_client_code} si sia usato per il tipo di socket il
+valore \const{SOCK\_DGRAM}, pur mantenendosi nella stessa famiglia data da
+\const{AF\_INET}.
+
+Il passo successivo (\texttt{\small 13--21}) è l'inizializzazione della
+struttura degli indirizzi; prima (\texttt{\small 14}) si cancella
+completamente la stessa con \func{memset}, (\texttt{\small 15}) poi si imposta
+la famiglia dell'indirizzo ed infine (\texttt{\small 16} la porta. Infine
+(\texttt{\small 18--21}) si ricava l'indirizzo del server da contattare dal
+parametro passato a riga di comando, convertendolo con \func{inet\_pton}. Si
+noti come questa sezione sia identica a quella del client TCP di
+fig.~\ref{fig:TCP_daytime_client_code}, in quanto la determinazione dell'uso
+di UDP al posto di TCP è stata effettuata quando si è creato il socket.
+
+Una volta completate le inizializzazioni inizia il corpo principale del
+programma, il primo passo è inviare, come richiesto dal protocollo, un
+pacchetto al server. Questo lo si fa (\texttt{\small 16}) inviando un
+pacchetto vuoto (si ricordi quanto detto in
+sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}) con \func{sendto}, avendo cura di passare
+un valore nullo per il puntatore al buffer e la lunghezza del messaggio. In
+realtà il protocollo non richiede che il pacchetto sia vuoto, ma dato che il
+server comunque ne ignorerà il contenuto, è inutile inviare dei dati.
+
+Verificato (\texttt{\small 24--27}) che non ci siano stati errori nell'invio
+si provvede (\texttt{\small 28}) ad invocare \func{recvfrom} per ricevere la
+risposta del server. Si controlla poi (\texttt{\small 29--32}) che non vi
+siano stati errori in ricezione (uscendo con un messaggio in caso contrario);
+se è tutto a posto la variabile \var{nread} conterrà la dimensione del
+messaggio di risposta inviato dal server che è stato memorizzato su
+\var{buffer}, se (\texttt{\small 34}) pertanto il valore è positivo si
+provvederà (\texttt{\small 35}) a terminare la stringa contenuta nel buffer di
+lettura\footnote{si ricordi che, come illustrato in
+ sez.~\ref{sec:TCP_daytime_client}, il server invia in risposta una stringa
+ contenente la data, terminata dai due caratteri CR e LF, che pertanto prima
+ di essere stampata deve essere opportunamente terminata con un NUL.} e a
+stamparla (\texttt{\small 36}) sullo standard output, controllando anche in
+questo caso (\texttt{\small 36--38}) l'esito dell'operazione, ed uscendo con
+un messaggio in caso di errore.
+
+Se pertanto si è avuto cura di attivare il server del servizio
+\textit{daytime}\footnote{di norma questo è un servizio standard fornito dal
+ \textsl{superdemone} \cmd{inetd}, per cui basta abilitarlo nel file di
+ configurazione di quest'ultimo, avendo cura di predisporre il servizio su
+ UDP.} potremo verificare il funzionamento del nostro client interrogando
+quest'ultimo con:
+\begin{verbatim}
+[piccardi@gont sources]$ ./daytime 127.0.0.1
+Sat Mar 20 23:17:13 2004
+\end{verbatim}%$
+ed osservando il traffico con uno sniffer potremo effettivamente vedere lo
+scambio dei due pacchetti, quello vuoto di richiesta, e la risposta del
+server:
+\begin{verbatim}
+[root@gont gapil]# tcpdump -i lo
+tcpdump: listening on lo
+23:41:21.645579 localhost.32780 > localhost.daytime: udp 0 (DF)
+23:41:21.645710 localhost.daytime > localhost.32780: udp 26 (DF)
+\end{verbatim}
+Una differenza fondamentale del nostro client è che in questo caso, non
+disponendo di una connessione, è per lui impossibile riconoscere errori di
+invio relativi alla rete. La funzione \func{sendto} infatti riporta solo
+errori locali, i dati vengono comunque scritti e la funzione ritorna senza
+errori anche se il server non è raggiungibile o non esiste un server in
+ascolto sull'indirizzo di destinazione. Questo comporta ad esempio che se si
+usa il nostro programma interrogando un server inesistente questo resterà
+perennemente bloccato nella chiamata a \func{recvfrom}, fin quando non lo
+interromperemo. Vedremo in sez.~\ref{sec:UDP_connect} come si può porre rimedio
+a questa problematica.
+
+
+\subsection{Un server UDP elementare}
+\label{sec:UDP_daytime_server}
+
+Nella sezione precedente abbiamo visto come scrivere un client elementare per
+servizio \textit{daytime}, vediamo in questa come deve essere scritto un
+server. Si ricordi che il compito di quest'ultimo è quello di ricevere un
+pacchetto di richiesta ed inviare in risposta un pacchetto contenente una
+stringa con la data corrente.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \includecodesample{listati/UDP_daytimed.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Sezione principale del server per il servizio \textit{daytime} su
+ UDP.}
+ \label{fig:UDP_daytime_server}
+\end{figure}
+
+In fig.~\ref{fig:UDP_daytime_server} è riportato la sezione principale del
+codice del nostro client, il sorgente completo si trova nel file
+\file{UDP\_daytimed.c} distribuito con gli esempi allegati alla guida; anche
+in questo caso si è omessa la sezione relativa alla gestione delle opzioni a
+riga di comando (la sola presente è \texttt{-v} che permette di stampare a
+video l'indirizzo associato ad ogni richiesta).
+
+Anche in questo caso la prima parte del server (\texttt{\small 9--23}) è
+sostanzialmente identica a quella dell'analogo server per TCP illustrato in
+fig.~\ref{fig:TCP_daytime_cunc_server_code}; si inizia (\texttt{\small 10})
+con il creare il socket, uscendo con un messaggio in caso di errore
+(\texttt{\small 10--13}), e di nuovo la sola differenza con il caso precedente
+è il diverso tipo di socket utilizzato. Dopo di che (\texttt{\small 14--18})
+si inizializza la struttura degli indirizzi che poi (\texttt{\small 20}) verrà
+usata da \func{bind}; si cancella (\texttt{\small 15}) preventivamente il
+contenuto, si imposta (\texttt{\small 16}) la famiglia dell'indirizzo, la
+porta (\texttt{\small 17}) e l'indirizzo (\texttt{\small 18}) su cui si
+riceveranno i pacchetti. Si noti come in quest'ultimo sia l'indirizzo
+generico \const{INADDR\_ANY}; questo significa (si ricordi quanto illustrato
+in sez.~\ref{sec:TCP_func_bind}) che il server accetterà pacchetti su uno
+qualunque degli indirizzi presenti sulle interfacce di rete della macchina.
+
+Completata l'inizializzazione tutto quello che resta da fare è eseguire
+(\texttt{\small 20--23}) la chiamata a \func{bind}, controllando la presenza
+di eventuali errori, ed uscendo con un avviso qualora questo fosse il caso.
+Nel caso di socket UDP questo è tutto quello che serve per consentire al
+server di ricevere i pacchetti a lui indirizzati, e non è più necessario
+chiamare successivamente \func{listen}. In questo caso infatti non esiste il
+concetto di connessione, e quindi non deve essere predisposta una coda delle
+connessioni entranti. Nel caso di UDP i pacchetti arrivano al kernel con un
+certo indirizzo ed una certa porta di destinazione, il kernel controlla se
+corrispondono ad un socket che è stato \textsl{legato} ad essi con
+\func{bind}, qualora questo sia il caso scriverà il contenuto all'interno del
+socket, così che il programma possa leggerlo, altrimenti risponderà alla
+macchina che ha inviato il pacchetto con un messaggio ICMP di tipo
+\textit{port unreachable}.
+
+Una volta completata la fase di inizializzazione inizia il corpo principale
+(\texttt{\small 24--44}) del server, mantenuto all'interno di un ciclo
+infinito in cui si trattano le richieste. Il ciclo inizia (\texttt{\small 26})
+con una chiamata a \func{recvfrom}, che si bloccherà in attesa di pacchetti
+inviati dai client. Lo scopo della funzione è quello di ritornare tutte le
+volte che un pacchetto viene inviato al server, in modo da poter ricavare da
+esso l'indirizzo del client a cui inviare la risposta in \var{addr}. Per
+questo motivo in questo caso (al contrario di quanto fatto in
+fig.~\ref{fig:UDP_daytime_client}) si è avuto cura di passare gli argomenti
+\var{addr} e \var{len} alla funzione. Dopo aver controllato (\texttt{\small
+ 27--30}) la presenza di eventuali errori (uscendo con un messaggio di errore
+qualora ve ne siano) si verifica (\texttt{\small 31}) se è stata attivata
+l'opzione \texttt{-v} (che imposta la variabile \var{verbose}) stampando nel
+caso (\texttt{\small 32--35}) l'indirizzo da cui si è appena ricevuto una
+richiesta (questa sezione è identica a quella del server TCP illustrato in
+fig.~\ref{fig:TCP_daytime_cunc_server_code}).
+
+Una volta ricevuta la richiesta resta solo da ottenere il tempo corrente
+(\texttt{\small 36}) e costruire (\texttt{\small 37}) la stringa di risposta,
+che poi verrà inviata (\texttt{\small 38}) al client usando \func{sendto},
+avendo al solito cura di controllare (\texttt{\small 40--42}) lo stato di
+uscita della funzione e trattando opportunamente la condizione di errore.
+
+Si noti come per le peculiarità del protocollo si sia utilizzato un server
+iterativo, che processa le richieste una alla volta via via che gli arrivano.
+Questa è una caratteristica comune dei server UDP, conseguenza diretta del
+fatto che non esiste il concetto di connessione, per cui non c'è la necessità
+di trattare separatamente le singole connessioni. Questo significa anche che è
+il kernel a gestire la possibilità di richieste multiple in contemporanea;
+quello che succede è semplicemente che il kernel accumula in un buffer in
+ingresso i pacchetti UDP che arrivano e li restituisce al processo uno alla
+volta per ciascuna chiamata di \func{recvfrom}; nel nostro caso sarà poi
+compito del server distribuire le risposte sulla base dell'indirizzo da cui
+provengono le richieste.
+
+
+\subsection{Le problematiche dei socket UDP}
+\label{sec:UDP_problems}
+
+L'esempio del servizio \textit{daytime} illustrato nelle precedenti sezioni
+è in realtà piuttosto particolare, e non evidenzia quali possono essere i
+problemi collegati alla mancanza di affidabilità e all'assenza del concetto di
+connessione che sono tipiche dei socket UDP. In tal caso infatti il protocollo
+è estremamente semplice, dato che la comunicazione consiste sempre in una
+richiesta seguita da una risposta, per uno scambio di dati effettuabile con un
+singolo pacchetto, per cui tutti gli eventuali problemi sarebbero assai più
+complessi da rilevare.
+
+Anche qui però possiamo notare che se il pacchetto di richiesta del client, o
+la risposta del server si perdono, il client resterà permanentemente bloccato
+nella chiamata a \func{recvfrom}. Per evidenziare meglio quali problemi si
+possono avere proviamo allora con un servizio leggermente più complesso come
+\textit{echo}.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \includecodesample{listati/UDP_echo.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Sezione principale del client per il servizio \textit{echo} su
+ UDP.}
+ \label{fig:UDP_echo_client}
+\end{figure}
+
+In fig.~\ref{fig:UDP_echo_client} è riportato un estratto del corpo principale
+del nostro client elementare per il servizio \textit{echo} (al solito il
+codice completo è con i sorgenti allegati). Le uniche differenze con l'analogo
+client visto in fig.~\ref{fig:TCP_echo_client_1} sono che al solito si crea
+(\texttt{\small 14}) un socket di tipo \const{SOCK\_DGRAM}, e che non è
+presente nessuna chiamata a \func{connect}. Per il resto il funzionamento del
+programma è identico, e tutto il lavoro viene effettuato attraverso la
+chiamata (\texttt{\small 28}) alla funzione \func{ClientEcho} che stavolta
+però prende un argomento in più, che è l'indirizzo del socket.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \includecodesample{listati/UDP_ClientEcho.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Codice della funzione \func{ClientEcho} usata dal client per il
+ servizio \textit{echo} su UDP.}
+ \label{fig:UDP_echo_clientecho}
+\end{figure}
+
+Ovviamente in questo caso il funzionamento della funzione, il cui codice è
+riportato in fig.~\ref{fig:UDP_echo_clientecho}, è completamente diverso
+rispetto alla analoga del server TCP, e dato che non esiste una connessione
+questa necessita anche di un terzo argomento, che è l'indirizzo del server cui
+inviare i pacchetti.
+
+Data l'assenza di una connessione come nel caso di TCP il meccanismo è molto
+più semplice da gestire. Al solito si esegue un ciclo infinito (\texttt{\small
+ 6--30}) che parte dalla lettura (\texttt{\small 7}) sul buffer di invio
+\var{sendbuff} di una stringa dallo standard input, se la stringa è vuota
+(\texttt{\small 7--9}), indicando che l'input è terminato, si ritorna
+immediatamente causando anche la susseguente terminazione del programma.
+
+Altrimenti si procede (\texttt{\small 10--11}) all'invio della stringa al
+destinatario invocando \func{sendto}, utilizzando, oltre alla stringa appena
+letta, gli argomenti passati nella chiamata a \func{ClientEcho}, ed in
+particolare l'indirizzo del server che si è posto in \var{serv\_addr}; qualora
+(\texttt{\small 12}) si riscontrasse un errore si provvederà al solito
+(\texttt{\small 13--14}) ad uscire con un messaggio di errore.
+
+Il passo immediatamente seguente (\texttt{\small 17}) l'invio è quello di
+leggere l'eventuale risposta del server con \func{recvfrom}; si noti come in
+questo caso si sia scelto di ignorare l'indirizzo dell'eventuale pacchetto di
+risposta, controllando (\texttt{\small 18--21}) soltanto la presenza di un
+errore (nel qual caso al solito si ritorna dopo la stampa di un adeguato
+messaggio). Si noti anche come, rispetto all'analoga funzione
+\func{ClientEcho} utilizzata nel client TCP illustrato in
+sez.~\ref{sec:TCP_echo_client} non si sia controllato il caso di un messaggio
+nullo, dato che, nel caso di socket UDP, questo non significa la terminazione
+della comunicazione.
+
+L'ultimo passo (\texttt{\small 17}) è quello di terminare opportunamente la
+stringa di risposta nel relativo buffer per poi provvedere alla sua stampa
+sullo standard output, eseguendo il solito controllo (ed eventuale uscita con
+adeguato messaggio informativo) in caso di errore.
+
+In genere fintanto che si esegue il nostro client in locale non sorgerà nessun
+problema, se però si proverà ad eseguirlo attraverso un collegamento remoto
+(nel caso dell'esempio seguente su una VPN, attraverso una ADSL abbastanza
+congestionata) e in modalità non interattiva, la probabilità di perdere
+qualche pacchetto aumenta, ed infatti, eseguendo il comando come:
+\begin{verbatim}
+[piccardi@gont sources]$ cat UDP_echo.c | ./echo 192.168.1.120
+/* UDP_echo.c
+ *
+ * Copyright (C) 2004 Simone Piccardi
+...
+...
+/*
+ * Include needed headers
+
+\end{verbatim}%$
+si otterrà che, dopo aver correttamente stampato alcune righe, il programma si
+blocca completamente senza stampare più niente. Se al contempo si fosse tenuto
+sotto controllo il traffico UDP diretto o proveniente dal servizio
+\textit{echo} con \cmd{tcpdump} si sarebbe ottenuto:
+\begin{verbatim}
+[root@gont gapil]# tcpdump \( dst port 7 or src port 7 \)
+...
+...
+18:48:16.390255 gont.earthsea.ea.32788 > 192.168.1.120.echo: udp 4 (DF)
+18:48:17.177613 192.168.1.120.echo > gont.earthsea.ea.32788: udp 4 (DF)
+18:48:17.177790 gont.earthsea.ea.32788 > 192.168.1.120.echo: udp 26 (DF)
+18:48:17.964917 192.168.1.120.echo > gont.earthsea.ea.32788: udp 26 (DF)
+18:48:17.965408 gont.earthsea.ea.32788 > 192.168.1.120.echo: udp 4 (DF)
+\end{verbatim}
+che come si vede il traffico fra client e server si interrompe dopo l'invio di
+un pacchetto UDP per il quale non si è ricevuto risposta.
+
+Il problema è che in tutti i casi in cui un pacchetto di risposta si perde, o
+una richiesta non arriva a destinazione, il nostro programma si bloccherà
+nell'esecuzione di \func{recvfrom}. Lo stesso avviene anche se il server non è
+in ascolto, in questo caso però, almeno dal punto di vista dello scambio di
+pacchetti, il risultato è diverso, se si lancia al solito il programma e si
+prova a scrivere qualcosa si avrà ugualmente un blocco su \func{recvfrom} ma
+se si osserva il traffico con \cmd{tcpdump} si vedrà qualcosa del tipo:
+\begin{verbatim}
+[root@gont gapil]# tcpdump \( dst 192.168.0.2 and src 192.168.1.120 \) \
+ or \( src 192.168.0.2 and dst 192.168.1.120 \)
+tcpdump: listening on eth0
+00:43:27.606944 gont.earthsea.ea.32789 > 192.168.1.120.echo: udp 6 (DF)
+00:43:27.990560 192.168.1.120 > gont.earthsea.ea: icmp: 192.168.1.120 udp port
+echo unreachable [tos 0xc0]
+\end{verbatim}
+cioè in questo caso si avrà in risposta un pacchetto ICMP di destinazione
+irraggiungibile che ci segnala che la porta in questione non risponde.
+
+Ci si può chiedere allora perché, benché la situazione di errore sia
+rilevabile, questa non venga segnalata. Il luogo più naturale in cui
+riportarla sarebbe la chiamata di \func{sendto}, in quanto è a causa dell'uso
+di indirizzo sbagliato che il pacchetto non può essere inviato; farlo in
+questo punto però è impossibile, dato che l'interfaccia di programmazione
+richiede che la funzione ritorni non appena il kernel invia il pacchetto, e
+non può bloccarsi in una attesa di una risposta che potrebbe essere molto
+lunga (si noti infatti che il pacchetto ICMP arriva qualche decimo di secondo
+più tardi) o non esserci affatto.
+
+Si potrebbe allora pensare di riportare l'errore nella \func{recvfrom} che è
+comunque bloccata in attesa di una risposta che nel caso non non arriverà mai.
+La ragione di tutto questo è piuttosto sottile e viene trattata da Stevens in
+\cite{UNP2} con il seguente esempio: si consideri un client che invia tre
+pacchetti a tre diverse macchine, due quali vengono regolarmente ricevuti,
+mentre al terzo, non essendo presente un server sulla relativa macchina, viene
+risposto con un messaggio ICMP come il precedente. Detto messaggio conterrà
+anche le informazioni relative ad indirizzo e porta del pacchetto che ha
+fallito, però tutto quello che il kernel può restituire al programma è un
+codice di errore in \var{errno}, e pertanto è stata fatta la scelta di non
+riportare l'errore, a meno che, come vedremo in sez.~\ref{sec:UDP_connect}, il
+socket non sia connesso.
\subsection{L'uso della funzione \func{connect} con i socket UDP}
\label{sec:UDP_connect}
-Come illustrato in \secref{sec:UDP_characteristics} essendo i socket UDP privi
-di connessione non è necessario per i client usare \func{connect} prima di
-iniziare una comunicazione con un server.
+Come illustrato in sez.~\ref{sec:UDP_characteristics} essendo i socket UDP
+privi di connessione non è necessario per i client usare \func{connect} prima
+di iniziare una comunicazione con un server.
\section{I socket \textit{Unix domain}}
\label{sec:unix_socket}
-Benché i socket Unix domain non siano strattamente attinenti alla rete, in
+Benché i socket Unix domain non siano strettamente attinenti alla rete, in
quanto definiscono una interfaccia di comunicazione locale alla singola
macchina, li tratteremo comunque in questa sezione in quanto la loro
interfaccia è comunque basata sulla più generale interfaccia dei socket.
+\section{Altri socket}
+\label{sec:socket_other}
+
+
+Tratteremo in questa sezione gli altri tipi particolari di socket supportati
+da Linux, come i \textit{raw socket}, con i quali si possono \textsl{forgiare}
+direttamente i pacchetti a tutti i livelli dello stack dei protocolli, o i
+socket \textit{netlink} che definiscono una interfaccia di comunicazione con
+il kernel.
+
+
%%% Local Variables:
projects / gapil.git / blobdiff