Dopo una breve panoramica sulle caratteristiche di questa interfaccia vedremo
come creare un socket e come collegarlo allo specifico protocollo di rete che
-utilizzerà per la comunicazione. Per evitare una introduzione puramente teorica
+utilizzerà per la comunicazione. Per evitare un'introduzione puramente teorica
concluderemo il capitolo con un primo esempio di applicazione.
\section{Una panoramica}
\label{sec:sock_socket_def}
Il \textit{socket}\footnote{una traduzione letterale potrebbe essere
- \textsl{manicotto}, ma essendo universalmente noti come socket utilizzeremo
- sempre la parola inglese} è uno dei principali meccanismi di comunicazione
-fra programmi utilizzato in ambito unix. Il socket costituisce in sostanza un
+ \textsl{presa}, ma essendo universalmente noti come socket utilizzeremo
+ sempre la parola inglese.} è uno dei principali meccanismi di comunicazione
+fra programmi utilizzato in ambito Unix. Il socket costituisce in sostanza un
canale di comunicazione fra due processi su cui si possono leggere e scrivere
-dati analogo a quello di una pipe ma a differenza di questa e degli altri
-meccanismi esaminati nel capitolo \capref{cha:IPC} i socket non sono limitati
-alla comunicazione fra processi che girano sulla stessa macchina ma possono
-effettuare la comunicazione anche attraverso la rete.
+dati analogo a quello di una pipe (vedi \secref{sec:ipc_pipes}) ma a
+differenza di questa e degli altri meccanismi esaminati nel capitolo
+\capref{cha:IPC} i socket non sono limitati alla comunicazione fra processi
+che girano sulla stessa macchina ma possono effettuare la comunicazione anche
+attraverso la rete.
Quella dei socket costituisce infatti la principale API (\textit{Application
Program Interface}) usata nella programmazione di rete. La loro origine
sostanzialmente la stessa con piccole modifiche negli anni successivi. Benché
siano state sviluppate interfacce alternative, originate dai sistemi SVr4,
come la XTI (\textit{X/Open Transport Interface}) nessuna ha mai raggiunto la
-diffusione e la popolarità di quella dei socket (né tantomeno usabilità e
-flessibilità).
+diffusione e la popolarità di quella dei socket (né tantomeno la stessa
+usabilità e flessibilità).
La flessibilità e la genericità dell'interfaccia inoltre ha consentito di
utilizzare i socket con i più disparati meccanismi di comunicazione, e non
Per questo motivo una semplice descrizione dell'interfaccia è assolutamente
inutile, in quanto il comportamento di quest'ultima e le problematiche da
-affrontare cambiano radicalmente a seconda dello ``stile'' di comunicazione
-usato. La scelta di questo stile va infatti ad incidere sulla semantica che
-verrà utilizzata a livello utente per gestire la comunicazione (su come
-inviare e ricevere i dati) e sul comportamento effettivo delle funzioni
-utilizzate.
+affrontare cambiano radicalmente a seconda dello \textsl{stile} di
+comunicazione usato. La scelta di questo stile va infatti ad incidere sulla
+semantica che verrà utilizzata a livello utente per gestire la comunicazione
+(su come inviare e ricevere i dati) e sul comportamento effettivo delle
+funzioni utilizzate.
La scelta di uno stile dipende sia dai meccanismi disponibili, sia dal tipo di
comunicazione che si vuole effettuare. Ad esempio alcuni stili di
socket, per cui viene messo a zero (con l'eccezione dei \textit{raw socket}).
\begin{prototype}{sys/socket.h}{int socket(int domain, int type, int protocol)}
+
+ Apre un socket.
- La funzione restituisce un intero positivo se riesce, e -1 se fallisce, in
- quest'ultimo caso la variabile \var{errno} è settata con i seguenti
- codici di errore:
+ \bodydesc{La funzione restituisce un intero positivo se riesce, e -1 se
+ fallisce, in quest'ultimo caso la variabile \var{errno} è impostata con i
+ seguenti codici di errore:
\begin{errlist}
- \item \macro{EPROTONOSUPPORT} Il tipo di socket o il protocollo scelto non
+ \item[\macro{EPROTONOSUPPORT}] Il tipo di socket o il protocollo scelto non
sono supportati nel dominio.
- \item \macro{ENFILE} Il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
+ \item[\macro{ENFILE}] Il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
nuova struttura per il socket.
- \item \macro{EMFILE} Si è ecceduta la tabella dei file.
- \item \macro{EACCES} Non si hanno privilegi per creare un socket nel
+ \item[\macro{EMFILE}] Si è ecceduta la tabella dei file.
+ \item[\macro{EACCES}] Non si hanno privilegi per creare un socket nel
dominio o con il protocollo specificato.
- \item \macro{EINVAL} Protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
- \item \macro{ENOBUFS} o \macro{ENOMEM} Non c'è sufficiente memoria per
- creare il socket.
- \end{errlist}
+ \item[\macro{EINVAL}] Protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
+ \item[\macro{ENOBUFS}] Non c'è sufficiente memoria per creare il socket (può
+ essere anche \macro{ENOMEM}).
+ \end{errlist}}
\end{prototype}
Si noti che la creazione del socket non comporta nulla riguardo
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
-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.
+indirizzi usati in quel dominio; le pagine di manuale di Linux si riferiscono
+a questi anche come \textit{name space}, (nome che però il manuale delle
+\acr{glibc} riserva ai domini) e che identifica il formato degli indirizzi
+usati in quel dominio.
L'idea alla base della distinzione era che una famiglia di protocolli potesse
supportare vari tipi di indirizzi, per cui il prefisso \texttt{PF\_} si
I domini (e i relativi nomi simbolici), così come i nomi delle famiglie di
indirizzi sono definiti dall'header \textit{socket.h}. In Linux le famiglie di
-protocolli disponibili sono riportate in \ntab.
+protocolli disponibili sono riportate in \tabref{tab:net_pf_names}.
\begin{table}[htb]
\footnotesize
\centering
- \begin{tabular}[c]{lll}
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
\hline
- \textsl{Nome} & \textsl{Utilizzo} &\textsl{Man page} \\
+ \textbf{Nome} & \textbf{Utilizzo} &\textbf{Man page} \\
\hline
\hline
- PF\_UNIX,PF\_LOCAL & Local communication & unix(7) \\
- PF\_INET & IPv4 Internet protocols & ip(7) \\
- PF\_INET6 & IPv6 Internet protocols & \\
- PF\_IPX & IPX - Novell protocols & \\
- PF\_NETLINK & Kernel user interface device & netlink(7) \\
- PF\_X25 & ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol & x25(7) \\
- PF\_AX25 & Amateur radio AX.25 protocol & \\
- PF\_ATMPVC & Access to raw ATM PVCs & \\
- PF\_APPLETALK & Appletalk & ddp(7) \\
- PF\_PACKET & Low level packet interface & packet(7) \\
+ \macro{PF\_UNIX},
+ \macro{PF\_LOCAL} & Local communication & unix(7) \\
+ \macro{PF\_INET} & IPv4 Internet protocols & ip(7) \\
+ \macro{PF\_INET6} & IPv6 Internet protocols & ipv6(7) \\
+ \macro{PF\_IPX} & IPX - Novell protocols & \\
+ \macro{PF\_NETLINK}& Kernel user interface device & netlink(7) \\
+ \macro{PF\_X25} & ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol & x25(7) \\
+ \macro{PF\_AX25} & Amateur radio AX.25 protocol & \\
+ \macro{PF\_ATMPVC} & Access to raw ATM PVCs & \\
+ \macro{PF\_APPLETALK}& Appletalk & ddp(7) \\
+ \macro{PF\_PACKET} & Low level packet interface & packet(7) \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Famiglie di protocolli definiti in Linux}
Non tutte le famiglie di protocolli sono accessibili dall'utente generico, ad
esempio in generale tutti i socket di tipo \macro{SOCK\_RAW} possono essere
-creati solo da processi che hanno i privilegi di root (cioè effective uid
-uguale a zero) o la capability \macro{CAP\_NET\_RAW}.
+creati solo da processi che hanno i privilegi di root (cioè con userid
+effettivo uguale a zero) o con la capability \macro{CAP\_NET\_RAW}.
\subsection{Il tipo, o stile}
comunicazione, questo infatti viene a dipendere dal protocollo che si andrà ad
utilizzare fra quelli disponibili nella famiglia scelta. Le API permettono di
scegliere lo stile di comunicazione indicando il tipo di socket; Linux e le
-glibc mettono a disposizione i seguenti tipi di socket (che il manuale della
-glibc chiama \textit{styles}) definiti come \type{int} in \file{socket.h}:
+\acr{glibc} mettono a disposizione i seguenti tipi di socket (che il manuale
+della \acr{glibc} chiama \textit{styles}) definiti come \ctyp{int} in
+\file{socket.h}:
\begin{list}{}{}
\item \macro{SOCK\_STREAM} Provvede un canale di trasmissione dati
\item \macro{SOCK\_PACKET} Obsoleto, non deve essere usato.
\end{list}
-Si tenga presente che non tutte le combinazioni di famiglia di protocolli e
-tipo di socket sono valide, in quanto non è detto che nella famiglia esista un
-protocollo per tutti gli stili di comunicazione indicati qui sopra. Una
-tabella che mostra le combinazioni valide è la seguente:
+Si tenga presente che non tutte le combinazioni fra una famiglia di protocolli
+e un tipo di socket sono valide, in quanto non è detto che in una famiglia
+esista un protocollo per ciascuno dei diversi stili di comunicazione appena
+elencati.
\begin{table}[htb]
\footnotesize
\label{tab:sock_sock_valid_combinations}
\end{table}
-Dove per ogni combinazione valida si è indicato il tipo di protocollo, o la
-parola \textsl{si} qualora non il protocollo non abbia un nome definito,
-mentre si sono lasciate vuote le caselle per le combinazioni non supportate.
+In \secref{tab:sock_sock_valid_combinations} sono mostrate le combinazioni
+valide possibili per le varie famiglie di protocolli. Per ogni combinazione
+valida si è indicato il tipo di protocollo, o la parola \textsl{si} qualora
+non il protocollo non abbia un nome definito, mentre si sono lasciate vuote le
+caselle per le combinazioni non supportate.
maneggiare puntatori a strutture relative a tutti gli indirizzi possibili
nelle varie famiglie di protocolli; questo pone il problema di come passare
questi puntatori, il C ANSI risolve questo problema coi i puntatori generici
-(i \type{void *}), ma l'interfaccia dei socket è antecedente alla
-definizione dello standard ANSI, e per questo nel 1982 fu scelto di definire
-una struttura generica \type{sockaddr} per gli indirizzi dei socket mostrata
-in \nfig:
+(i \ctyp{void *}), ma l'interfaccia dei socket è antecedente alla definizione
+dello standard ANSI, e per questo nel 1982 fu scelto di definire una struttura
+generica per gli indirizzi dei socket, \type{sockaddr}, che si è riportata in
+\figref{fig:sock_sa_gen_struct}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize
occorrerà eseguire un casting del relativo puntatore.
I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
-POSIX.1g, riassunti in \ntab\ con i rispettivi file di include in cui sono
-definiti; la struttura è invece definita nell'include file
-\file{sys/socket.h}
+POSIX.1g, riassunti in \tabref{tab:sock_data_types} con i rispettivi file di
+include in cui sono definiti; la struttura è invece definita nell'include file
+\file{sys/socket.h}.
\begin{table}[!htb]
\centering
\begin{tabular}{|l|l|l|}
\hline
- \multicolumn{1}{|c|}{Tipo}& \multicolumn{1}{|c|}{Descrizione}&
- \multicolumn{1}{|c|}{Header} \\
+ \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Tipo}}&
+ \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Descrizione}}&
+ \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Header}} \\
\hline
\hline
- \texttt{int8\_t} & intero a 8 bit con segno & \texttt{sys/types.h}\\
- \texttt{uint8\_t} & intero a 8 bit senza segno & \texttt{sys/types.h}\\
- \texttt{int16\_t} & intero a 16 bit con segno & \texttt{sys/types.h}\\
- \texttt{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \texttt{sys/types.h}\\
- \texttt{int32\_t} & intero a 32 bit con segno & \texttt{sys/types.h}\\
- \texttt{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \texttt{sys/types.h}\\
+ \type{int8\_t} & intero a 8 bit con segno & \file{sys/types.h}\\
+ \type{uint8\_t} & intero a 8 bit senza segno & \file{sys/types.h}\\
+ \type{int16\_t} & intero a 16 bit con segno & \file{sys/types.h}\\
+ \type{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
+ \type{int32\_t} & intero a 32 bit con segno & \file{sys/types.h}\\
+ \type{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \file{sys/types.h}\\
\hline
- \texttt{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi& \texttt{sys/socket.h}\\
- \texttt{socklen\_t} & lunghezza (\texttt{uint32\_t}) dell'indirizzo di
- un socket& \texttt{sys/socket.h}\\
+ \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi& \file{sys/socket.h}\\
+ \type{socklen\_t} & lunghezza (\type{uint32\_t}) dell'indirizzo di
+ un socket& \file{sys/socket.h}\\
\hline
- \texttt{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\texttt{uint32\_t}) &
- \texttt{netinet/in.h}\\
- \texttt{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\texttt{uint16\_t})&
- \texttt{netinet/in.h}\\
+ \type{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\type{uint32\_t}) &
+ \file{netinet/in.h}\\
+ \type{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\type{uint16\_t})&
+ \file{netinet/in.h}\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Tipi di dati usati nelle strutture degli indirizzi, secondo quanto
- stabilito dallo standard POSIX.1g}
+ stabilito dallo standard POSIX.1g.}
\label{tab:sock_data_types}
\end{table}
aggiuntivo \var{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 esiste. Il campo
-\type{sa\_family\_t} era storicamente un \type{unsigned short}.
+\type{sa\_family\_t} era storicamente un \ctyp{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'
diverse, in quanto esso usa il puntatore per recuperare il campo
\var{sa\_family} con cui determinare il tipo di indirizzo; per questo
-motivo, anche se l'uso di un puntatore \type{void *} sarebbe più immediato
+motivo, anche se l'uso di un puntatore \ctyp{void *} sarebbe più immediato
per l'utente (che non dovrebbe più eseguire il casting), è stato mantenuto
l'uso di questa struttura.
I socket di tipo \macro{PF\_INET} vengono usati per la comunicazione
attraverso internet; la struttura per gli indirizzi per un socket internet
(IPv4) è definita come \type{sockaddr\_in} nell'header file
-\file{netinet/in.h} e secondo le man page ha la forma mostrata in \nfig,
-conforme allo standard POSIX.1g.
+\file{netinet/in.h} e secondo le pagine di manuale ha la forma mostrata in
+\figref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize
prevede numeri di porta, che sono utilizzati solo dai protocolli di livello
superiore come TCP e UDP. Questa struttura però viene usata anche per i socket
RAW che accedono direttamente al livello di IP, nel qual caso il numero della
-porta viene settato al numero di protocollo.
+porta viene impostato al numero di protocollo.
-Il membro \var{sin\_family} deve essere sempre settato; \var{sin\_port}
+Il membro \var{sin\_family} deve essere sempre impostato; \var{sin\_port}
specifica il numero di porta (vedi \secref{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 \macro{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono
-usare la funzione \func{bind} su queste porte.
+servizi standard. Soltanto processi con i privilegi di root (con userid
+effettivo uguale a zero) o con la capability \macro{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}
+possono usare la funzione \func{bind} su queste porte.
Il membro \var{sin\_addr} contiene l'indirizzo internet dell'altro capo
della comunicazione, e viene acceduto sia come struttura (un resto di una
\subsection{La struttura degli indirizzi IPv6}
\label{sec:sock_sa_ipv6}
-Essendo IPv6 una estensione di IPv4 i socket di tipo \macro{PF\_INET6} sono
+Essendo IPv6 un'estensione di IPv4 i socket di tipo \macro{PF\_INET6} sono
sostanzialmente identici ai precedenti; la parte in cui si trovano
praticamente tutte le differenze è quella della struttura degli indirizzi. La
struttura degli indirizzi è definita ancora in \file{netinet/in.h}.
\label{fig:sock_sa_ipv6_struct}
\end{figure}
-Il campo \var{sin6\_family} deve essere sempre settato ad
+Il campo \var{sin6\_family} deve essere sempre impostato ad
\macro{AF\_INET6}, il campo \var{sin6\_port} è analogo a quello di IPv4 e
segue le stesse regole; il campo \var{sin6\_flowinfo} è a sua volta diviso
in tre parti di cui i 24 bit inferiori indicano l'etichetta di flusso, i
Converte l'intero a 16 bit \var{netshort} dal formato della rete a quello
della macchina.
\end{prototype}
-I nomi sono assegnati usando la lettera \func{n} come mnemonico per indicare
+I nomi sono assegnati usando la lettera \texttt{n} come mnemonico per indicare
l'ordinamento usato sulla rete (da \textit{network order}) e la lettera
-\func{h} come mnemonico per l'ordinamento usato sulla macchina locale (da
-\textit{host order}), mentre le lettere \func{s} e \func{l} stanno ad indicare
-i tipi di dato (\type{long} o \type{short}, riportati anche dai prototipi).
+\texttt{h} come mnemonico per l'ordinamento usato sulla macchina locale (da
+\textit{host order}), mentre le lettere \texttt{s} e \texttt{l} stanno ad
+indicare i tipi di dato (\ctyp{long} o \ctyp{short}, riportati anche dai
+prototipi).
Usando queste funzioni si ha la conversione automatica: nel caso in cui la
macchina che si sta usando abbia una architettura \textit{big endian} queste
indirizzi IPv4 da una stringa in cui il numero di IP è espresso secondo la
cosiddetta notazione \textit{dotted-decimal}, (cioè nella forma
\texttt{192.160.0.1}) al formato binario (direttamente in \textit{network
- order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \func{a} come
+ order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \texttt{a} come
mnemonico per indicare la stringa. Dette funzioni sono:
\begin{prototype}{arpa/inet.h}
{int inet\_aton(const char *src, struct in\_addr *dest)}
Le tre funzioni precedenti sono limitate solo ad indirizzi IPv4, per questo
motivo è preferibile usare le due nuove funzioni \func{inet\_pton} e
\func{inet\_ntop} che possono convertire anche gli indirizzi IPv6. Anche in
-questo caso le lettere \func{n} e \func{p} sono degli mnemonici per ricordare
-il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation} e
-\textit{numeric}.
+questo caso le lettere \texttt{n} e \texttt{p} sono degli mnemonici per
+ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation}
+e \textit{numeric}.
% \begin{figure}[htb]
% \centering
% \end{figure}
-Entrambe le funzioni accettano l'argomento \texttt{af} che indica il tipo di
-indirizzo e può essere \texttt{AF\_INET} o \texttt{AF\_INET6}. Se la famiglia
-indicata non è valida entrambe le funzioni settano la variabile \texttt{errno}
-al valore \texttt{EAFNOSUPPORT}. I prototipi delle suddette funzioni sono i
+Entrambe le funzioni accettano l'argomento \param{af} che indica il tipo di
+indirizzo e può essere \macro{AF\_INET} o \macro{AF\_INET6}. Se la famiglia
+indicata non è valida entrambe le funzioni impostano la variabile \var{errno}
+al valore \macro{EAFNOSUPPORT}. I prototipi delle suddette funzioni sono i
seguenti:
\begin{prototype}{sys/socket.h}
{int inet\_pton(int af, const char *src, void *addr\_ptr)} Converte la
\macro{INET6\_ADDRSTRLEN} per indirizzi IPv6; la lunghezza del buffer deve
comunque venire specificata attraverso il parametro \var{len}.
- La funzione restituisce un puntatore non nullo a \var{dest} in caso di
- successo e un puntatore nullo in caso di fallimento, in quest'ultimo caso
- viene settata la variabile \var{errno} con il valore \macro{ENOSPC} in
- caso le dimensioni dell'indirizzo eccedano la lunghezza specificata da
- \var{len} o \macro{ENOAFSUPPORT} in caso \var{af} non sia una famiglia di
- indirizzi valida.
+ \bodydesc{La funzione restituisce un puntatore non nullo a \var{dest} in
+ caso di successo e un puntatore nullo in caso di fallimento, in
+ quest'ultimo caso viene impostata la variabile \var{errno} con il valore
+ \macro{ENOSPC} in caso le dimensioni dell'indirizzo eccedano la lunghezza
+ specificata da \var{len} o \macro{ENOAFSUPPORT} in caso \var{af} non sia
+ una famiglia di indirizzi valida.}
\end{prototype}
Gli indirizzi vengono convertiti da/alle rispettive strutture di indirizzo
definizioni precise e dettagli di funzionamento che saranno trattati
estensivamente più avanti.
-In \nfig\ è riportata la sezione principale del codice del nostro client
-elementare per il servizio \textit{daytime}, un servizio standard che
-restituisce l'ora locale della macchina a cui si effettua la richiesta.
+In \figref{fig:net_cli_code} è riportata la sezione principale del codice del
+nostro client elementare per il servizio \textit{daytime}, un servizio
+standard che restituisce l'ora locale della macchina a cui si effettua la
+richiesta.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize
socket in tutte le chiamate successive. Nel caso la chiamata fallisca si
stampa un errore con la relativa routine e si esce.
-Il passo seguente (\texttt{\small 19--27}) è quello di costruire una apposita
+Il passo seguente (\texttt{\small 19--27}) è quello di costruire un'apposita
struttura \type{sockaddr\_in} in cui sarà inserito l'indirizzo del server ed
il numero della porta del servizio. Il primo passo è inizializzare tutto a
zero, per poi inserire il tipo di protocollo e la porta (usando per
Dopo aver illustrato il client daremo anche un esempio di un server
elementare, in grado di rispondere al precedente client. Il listato è
-nuovamente mostrato in \nfig, il sorgente completo
+nuovamente mostrato in \figref{fig:net_serv_code}, il sorgente completo
(\file{ElemDaytimeTCPServer.c}) è allegato insieme agli altri file nella
directory \file{sources}.
come demone di sistema (che è in esecuzione anche quando non c'è nessuna shell
attiva e il terminale da cui lo si è lanciato è stato sconnesso),
occorrerebbero delle opportune modifiche.
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff