Dati i tanti e diversi protocolli di comunicazione disponibili, esistono vari
tipi di socket, che vengono classificati raggruppandoli in quelli che si
-chiamano \textsl{domini} (\textit{domains}). La scelta di un dominio equivale
-in sostanza alla scelta di una famiglia di protocolli. Ciascun dominio ha un
-suo nome simbolico che convenzionalmente inizia con \texttt{PF\_} (da
-\textit{Protocol Family}, altro nome con cui si indicano i domini).
+chiamano \textsl{domini}. La scelta di un dominio equivale in sostanza alla
+scelta di una famiglia di protocolli. Ciascun dominio ha un suo nome simbolico
+che convenzionalmente inizia con \texttt{PF\_} da \textit{protocol family},
+altro nome con cui si indicano i domini.
A ciascun tipo di dominio corrisponde un analogo nome simbolico che inizia per
-\texttt{AF\_} da \textit{Address Family}, e che identifica il formato degli
+\texttt{AF\_} da \textit{address family}, e che identifica il formato degli
indirizzi usati in quel dominio; le man pages di linux si riferiscono a questi
anche come \textit{name space}, (nome che però il manuale della glibc riserva
ai domini) e che identifica il formato degli indirizzi usati in quel dominio.
\centering
\begin{tabular}[c]{lll}
Nome & Utilizzo & Man page \\
+ \hline
PF\_UNIX,PF\_LOCAL & Local communication & unix(7) \\
PF\_INET & IPv4 Internet protocols & ip(7) \\
PF\_INET6 & IPv6 Internet protocols & \\
\item \texttt{SOCK\_STREAM} Provvede un canale di trasmissione dati
bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
altro socket. I dati vengono ricevuti e trasmessi come un flusso continuo di
- byte (da cui il nome \textit{stream}). Vedi \ref{sec:sock_stream}.
+ byte (da cui il nome \textit{stream}).
\item \texttt{SOCK\_DGRAM} Viene usato per mandare pacchetti di lunghezza
massima fissata (\textit{datagram}) indirizzati singolarmente, senza
- connessione e in maniera non affidabile. È l'opposto del precedente. Vedi
- \ref{sec:sock_dgram}.
+ connessione e in maniera non affidabile. È l'opposto del precedente.
\item \texttt{SOCK\_SEQPACKET} Provvede un canale di trasmissione di dati
bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
altro socket. I dati possono solo essere trasmessi e letti per pacchetti (di
};
\end{lstlisting}
\caption{La struttura generica degli indirizzi dei socket \texttt{sockaddr}}
- \label{fig:sock_sa_struct}
+ \label{fig:sock_sa_gen_struct}
\end{figure}
Tutte le funzioni dei socket che usano gli indirizzi sono definite usando nel
\label{tab:sock_data_types}
\end{table}
-In alcuni sistemi (per BSD a partire da 4.3BSD-reno) la struttura è
-leggermente diversa e prevede un primo membro aggiuntivo \texttt{uint8\_t
- sin\_len} (come riportato da R. Stevens nei suoi libri). Questo campo non
-verrebbe usato direttamente dal programmatore e non è richiesto dallo standard
-Posix.1g, in Linux pertanto non sussiste. Il campo \texttt{sa\_family\_t} era
-storicamente un \texttt{unsigned short}.
+In alcuni sistemi la struttura è leggermente diversa e prevede un primo membro
+aggiuntivo \texttt{uint8\_t sin\_len} (come riportato da R. Stevens nei suoi
+libri). Questo campo non verrebbe usato direttamente dal programmatore e non è
+richiesto dallo standard Posix.1g, in linux pertanto non sussiste. Il campo
+\texttt{sa\_family\_t} era storicamente un \texttt{unsigned short}.
Dal punto di vista del programmatore l'unico uso di questa struttura è quello
di fare da riferimento per il casting, per il kernel le cose sono un po'
\end{lstlisting}
\caption{La struttura degli indirizzi dei socket internet (IPv4)
\texttt{sockaddr\_in}.}
- \label{fig:sock_sa_struct}
+ \label{fig:sock_sa_ipv4_struct}
\end{figure}
L'indirizzo di un socket internet (secondo IPv4) comprende l'indirizzo
porta viene settato al numero di protocollo.
Il membro \texttt{sin\_family} deve essere sempre settato; \texttt{sin\_port}
-specifica il numero di porta; i numeri di porta sotto il 1024 sono chiamati
-\textsl{riservati} in quanto utilizzati da servizi standard. Soltanto processi
-con i privilegi di root (effective uid uguale a zero) o con la capability
-\texttt{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono usare la funzione \texttt{bind} su
-queste porte.
+specifica il numero di porta (vedi \ref{sec:TCPel_port_num}; i numeri di porta
+sotto il 1024 sono chiamati \textsl{riservati} in quanto utilizzati da servizi
+standard. Soltanto processi con i privilegi di root (effective uid uguale a
+zero) o con la capability \texttt{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono usare la
+funzione \texttt{bind} su queste porte.
Il membro \texttt{sin\_addr} contiene l'indirizzo internet dell'altro capo
della comunicazione, e viene acceduto sia come struttura (un resto di una
\end{lstlisting}
\caption{La struttura degli indirizzi dei socket IPv6
\texttt{sockaddr\_in6}.}
- \label{fig:sock_sa_struct}
+ \label{fig:sock_sa_ipv6_struct}
\end{figure}
Il campo \texttt{sin6\_family} deve essere sempre settato ad
in tre parti di cui i 24 bit inferiori indicano l'etichetta di flusso, i
successivi 4 bit la priorità e gli ultimi 4 sono riservati; questi valori
fanno riferimento ad alcuni campi specifici dell'header dei pacchetti IPv6
-(vedi \ref{sec:appA_ipv6}) ed il loro uso è sperimentale.
+(vedi \ref{sec:appA_ipv6}) ed il loro uso è sperimentale.
Il campo \texttt{sin6\_addr} contiene l'indirizzo a 128 bit usato da IPv6,
infine il campo \texttt{sin6\_scope\_id} è un campo introdotto con il kernel
quindi occorre stare attenti a non avere fatto assunzioni riguardo alla
possibilità di contenere i dati nelle dimensioni di quest'ultima.
-
+
\subsection{La struttura degli indirizzi locali}
\label{sec:sock_sa_local}
I socket di tipo \texttt{PF\_UNIX} vengono usati per una comunicazione
efficiente fra processi che stanno sulla stessa macchina; essi rispetto ai
precedenti possono essere anche creati in maniera anonima attraverso la
-funzione \texttt{socketpair}. Quando però si vuole fare riferiemento ad uno di
-questi socket si deve usare la seguente struttura di indirizzi definita nel
-file di header \texttt{sys/un.h}.
+funzione \texttt{socketpair}. Quando però si vuole fare riferimento esplicito
+ad uno di questi socket si deve usare la seguente struttura di indirizzi
+definita nel file di header \texttt{sys/un.h}.
\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize
\end{lstlisting}
\caption{La struttura degli indirizzi dei socket locali
\texttt{sockaddr\_un}.}
- \label{fig:sock_sa_struct}
+ \label{fig:sock_sa_local_struct}
\end{figure}
In questo caso il campo \texttt{sun\_family} deve essere \texttt{AF\_UNIX},
due forme un file (di tipo socket) nel filesystem o una stringa univoca
(tenuta in uno spazio di nomi astratto). Nel primo caso l'indirizzo viene
specificato come una stringa (terminata da uno zero) corrispondente al
-pathname del file; nel secondo qinvece \texttt{sun\_path} inizia con uno zero
-vegono usati i restanti bytes come stringa (senza terminazione).
+pathname del file; nel secondo invece \texttt{sun\_path} inizia con uno zero
+vengono usati i restanti bytes come stringa (senza terminazione).
-\subsection{Il passaggio delle strutture}
-\label{sec:sock_addr_pass}
+% \subsection{Il passaggio delle strutture}
+% \label{sec:sock_addr_pass}
-Come detto nelle funzioni della API dei socket le strutture degli indirizzi
-vengono sempre passate per riferimento usando un puntatore; anche la lunghezza
-della struttura è passata come argomento, ma in questo caso la modalità del
-passaggio dipende dalla direzione del medesimo, dal processo al kernel o
-viceversa.
+% Come detto nelle funzioni della API dei socket le strutture degli indirizzi
+% vengono sempre passate per riferimento usando un puntatore; anche la lunghezza
+% della struttura è passata come argomento, ma in questo caso la modalità del
+% passaggio dipende dalla direzione del medesimo, dal processo al kernel o
+% viceversa.
% In particolare le tre funzioni \texttt{bind}, \texttt{connect} e
% \texttt{sendto} passano la struttura al kernel, in questo caso è passata
\section{Le funzioni di conversione degli indirizzi}
\label{sec:sock_addr_func}
-Come accennato gli indirizzi internet e i numeri di porta usati nella rete
-devono essere forniti in formato big endian. In genere la rappresentazione di
-un numbero binario in un computer può essere fatta in due modi, chiamati
-rispettivamente \textit{big endian} e \textit{little endian} a seconda di come
-i singoli bit vengono aggregati per formare le variabili intere (in diretta
-corrispondenza a come sono poi in realtà cablati sui bus interni del
-computer).
+In questa sezione tratteremo delle varie funzioni usate per manipolare gli
+indirizzi, limitandoci però agli indirizzi internet.
+
+Come accennato gli indirizzi e i numeri di porta usati nella rete devono
+essere forniti in formato opportuno (il \textit{network order}). Per capire
+cosa significa tutto ciò occorre introdurre un concetto generale che tornerà
+utile anche in seguito.
+
+
+\subsection{La \textit{endianess}}
+\label{sec:sock_endianess}
+
+La rappresentazione di un numbero binario in un computer può essere fatta in
+due modi, chiamati rispettivamente \textit{big endian} e \textit{little
+ endian} a seconda di come i singoli bit vengono aggregati per formare le
+variabili intere (in diretta corrispondenza a come sono poi in realtà cablati
+sui bus interni del computer).
Per capire meglio il problema si consideri un intero a 16 bit scritto in una
locazione di memoria posta ad un certo indirizzo. I singoli bit possono essere
disposti un memoria in due modi, a partire dal più significativo o a partire
dal meno significativo. Così nel primo caso si troverà il byte che contiene i
bit più significativi all'indirizzo menzionato e il byte con i bit meno
-significativi nell'indirizzo successivo; questo ordinamento è detto little
-endian dato che il dato finale è la parte ``piccola'' del numero. Il caso
-opposto, in cui si parte dal bit meno significativo è detto per lo stesso
-motivo big endian.
+significativi nell'indirizzo successivo; questo ordinamento è detto
+\textit{little endian} dato che il dato finale è la parte ``piccola'' del
+numero. Il caso opposto, in cui si parte dal bit meno significativo è detto
+per lo stesso motivo \textit{big endian}.
La \textit{endianess} di un computer dipende essenzialmente dalla architettura
hardware usata; intel e digital usano il little endian, motorola, ibm, sun
cambiamenti sono possibili anche dopo che il sistema è avviato, non vengono
mai eseguiti.
+\subsection{Le funzioni per il riordinamento}
+\label{sec:sock_func_ord}
+
Il problema connesso all'endianess è che quando si passano dei dati da un tipo
-di architettura all'altra; in questo caso infatti nel passaggio i dati vengono
-interpretati in maniera diversa, e nel caso dell'esempio dell'intero a 16 bit
-ci si ritroverà con i due bytes componenti scambiati di posto, mentre in
-generale ne sarà invertito l'ordine di lettura e andranno perciò rovesciati.
+di architettura all'altra i dati vengono interpretati in maniera diversa, e ad
+esempio nel caso dell'intero a 16 bit ci si ritroverà con i due bytes in cui è
+suddiviso scambiati di posto, e ne sarà quindi invertito l'ordine di lettura
+per cui, per riavere il valore originale dovrenno essere rovesciati.
Per questo motivo si usano le seguenti funzioni di conversione (i cui
prototipi sono definiti in \texttt{netinet/in.h}) che servono a tener conto
automaticamente della possibile differenza fra l'ordinamento usato sul
-computer e quello che viene usato nelle trasmissione sulla rete:
+computer e quello che viene usato nelle trasmissione sulla rete; queste
+funzioni sono:
\begin{itemize}
\item \texttt{unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)}
codice su tutte le architetture.
+\subsection{Le funzioni \texttt{inet\_aton}, \texttt{inet\_addr} e
+ \texttt{inet\_ntoa}}
+\label{sec:sock_func_ipv4}
+
Un secondo insieme di funzioni di manipolazione (i cui prototipi sono definiti
in \texttt{arpa/inet.h}) serve per passare dal formato binario usato nelle
strutture degli indirizzi alla rappresentazione dei numeri IP che si usa
order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera $a$ come mnemonico per
indicare la stringa. Dette funzioni sono:
\begin{itemize}
-\item \texttt{int inet\_aton(const char *strptr, struct in\_addr *addrptr)}
+\item \texttt{int inet\_aton(const char *src, struct in\_addr *dest)}
- Converte la stringa puntata da \texttt{strptr} nell'indirizzo binario da
- memorizzare all'indirizzo puntato da \texttt{addrptr}, restituendo 0 in caso
+ Converte la stringa puntata da \texttt{src} nell'indirizzo binario da
+ memorizzare all'indirizzo puntato da \texttt{dest}, restituendo 0 in caso
di successo e 1 in caso di fallimento (è espressa in questa forma in modo da
poterla usare direttamente con il puntatore usato per passare la struttura
- degli indirizzi). Se usata con \texttt{addrptr} inizializzato a
+ degli indirizzi). Se usata con \texttt{dest} inizializzato a
\texttt{NULL} effettua la validazione dell'indirizzo.
\item \texttt{in\_addr\_t inet\_addr(const char *strptr)}
valido, non può essere usata con questa funzione; per questo motivo essa è
generalmente deprecata in favore della precedente.
-\item \texttt{char *inet\_ntop(struct in\_addr addrptr)}
+\item \texttt{char *inet\_ntoa(struct in\_addr addrptr)}
Converte il valore a 32 bit dell'indirizzo (espresso in network order)
restituendo il puntatore alla stringa che contiene l'espressione in formato
statica, per cui questa funzione non è rientrante.
\end{itemize}
-Le tre funzioni precedenti sono però limitate solo ad IPv4, per questo motivo
-è preferibile usare le due nuove funzioni \texttt{inet\_pton} e
+
+\subsection{Le funzioni \texttt{inet\_pton} e \texttt{inet\_ntop}}
+\label{sec:sock_conv_func_gen}
+
+Le tre funzioni precedenti sono limitate solo ad indirizzi IPv4, per questo
+motivo è preferibile usare le due nuove funzioni \texttt{inet\_pton} e
\texttt{inet\_ntop} che possono convertire anche gli indirizzi IPv6 (secondo
-lo schema in \nfig). Anche in questo caso le lettere $n$ e $p$ sono gli
+lo schema in \nfig). Anche in questo caso le lettere $n$ e $p$ sono degli
mnemonici per ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per
\textit{presentation} e \textit{numeric}.
\texttt{INET6\_ADDRSTRLEN} per indirizzi IPv6; la lunghezza del buffer deve
comunque venire specificata attraverso il parametro \texttt{len}.
- La funzione restitisce un puntatore non nullo a \texttt{dest} in caso di
+ La funzione restituisce un puntatore non nullo a \texttt{dest} in caso di
successo e un puntatore nullo in caso di fallimento, in quest'ultimo caso
viene settata la variabile \texttt{errno} con il valore \texttt{ENOSPC} in
caso le dimensioni dell'indirizzo eccedano la lunghezza specificata da
\label{sec:sock_io_behav}
Una cosa di cui non sempre si è consapevoli quando si ha a che fare con i
-socket è che le funzioni di I/O non sempre hanno lo stesso comportamento che
-avrebbero con i normali files (in particolare questo è vero nel caso si stream
-socket). Infatti con i socket funzioni come \texttt{read} o \texttt{write}
-possono restituire in input o scrivere in output un numero di bytes minore di
-quello richiesto, e questo è un comportamento normale e non un errore. Ciò
-avviene perché il kernel può
-
-
-
-
+socket è che le funzioni di input/output non sempre hanno lo stesso
+comportamento che avrebbero con i normali files (in particolare questo accade
+per i socket di tipo stream).
+Infatti con i socket può accadere che funzioni come \texttt{read} o
+\texttt{write} possano restituire in input o scrivere in output un numero di
+bytes minore di quello richiesto. Questo è un comportamento normale e non un
+errore, e succede perché si eccede in lettura o scrittura il limite di buffer
+del kernel.
+In questo caso tutto quello che il programma chiamante deve fare è di ripetere
+la lettura (o scrittura) per la quantità di bytes rimanenti (lo stesso può
+avvenire scrivendo più di 4096 bytes in una pipe, dato che quello è il limite
+di solito adottato per il buffer di trasmissione del kernel).
-\chapter{Socket TCP elementari}
-\label{cha:elem_TCP_sock}
-
-Esamineremo in questo capitolo quanto necessario per capire come scrivere un
-client e un server TCP, riprendendo quanto visto in \ref{sec:net_cli_sample} e
-\ref{sec:net_cli_server}.
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{lstlisting}{}
+#include <unistd.h>
+ssize_t SockRead(int fd, void *buf, size_t count)
+{
+ size_t nleft;
+ ssize_t nread;
+
+ nleft = count;
+ while (nleft > 0) { /* repeat until no left */
+ if ( (nread = read(fd, buf, nleft)) < 0) {
+ if (errno == EINTR) { /* if interrupted by system call */
+ continue; /* repeat the loop */
+ } else {
+ return(nread); /* otherwise exit */
+ }
+ } else if (nread == 0) { /* EOF */
+ break; /* break loop here */
+ }
+ nleft -= nread; /* set left to read */
+ buf +=nread; /* set pointer */
+ }
+ return (count - nleft);
+}
+ \end{lstlisting}
+ \caption{Funzione \texttt{SockRead}, legge $n$ bytes da un socket }
+ \label{fig:sock_SockRead_code}
+\end{figure}
-\subsection{Creazione e terminazione della connessione TCP}
+Per questo motivo seguendo l'esempio di W. R. Stevens si sono definite due
+funzioni \texttt{SockRead} e \texttt{SockWrite} che eseguono la lettura da un
+socket tenendo conto di questa caratteristica, ed in grado di ritornare dopo
+avere letto o scritto esattamente il numero di bytes specificato; il sorgente
+è riportato in \curfig\ e \nfig\ ed è disponibile fra i sorgenti allegati alla
+guida nei files \texttt{SockRead.c} e \texttt{SockWrite.c}.
-Per capire il funzionamento delle funzioni della interfaccia dei socket che
-operano con TCP (le varie \texttt{connect}, \texttt{accept}, \texttt{close}
-che abbiamo visto negli esempi iniziali e su cui torneremo più avanti) è
-fodamentale capire come funziona la creazione e la conclusione di una
-connessione TCP.
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{lstlisting}{}
+#include <unistd.h>
+
+ssize_t SockWrite(int fd, const void *buf, size_t count)
+{
+ size_t nleft;
+ ssize_t nwritten;
+
+ nleft = count;
+ while (nleft > 0) { /* repeat until no left */
+ if ( (nwritten = write(fd, buf, nleft)) < 0) {
+ if (errno == EINTR) { /* if interrupted by system call */
+ continue; /* repeat the loop */
+ } else {
+ return(nwritten); /* otherwise exit with error */
+ }
+ }
+ nleft -= nwritten; /* set left to write */
+ buf +=nwritten; /* set pointer */
+ }
+ return (count);
+}
+ \end{lstlisting}
+ \caption{Funzione \texttt{SockWrite}, scrive $n$ bytes su un socket }
+ \label{fig:sock_SockWrite_code}
+\end{figure}
-\subsection{Le porte}
+Come si può notare le funzioni ripetono la lettura/scrittura in un loop fino
+all'esaurimento del numero di bytes richiesti, in caso di errore viene
+controllato se questo è \texttt{EINTR} (cioè un'interruzione della system call
+dovuta ad un segnale), nel qual caso l'accesso viene ripetuto, altrimenti
+l'errore viene ritornato interrompendo il loop.
+Nel caso della lettura se il numero di bytes letti è zero significa che è
+arrivati alla fine del file e pertanto si ritorna senza aver concluso la
+lettura di tutti i bytes richiesti.
projects / gapil.git / blobdiff