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+
\chapter{Introduzione ai socket}
\label{cha:socket_intro}
In questo capitolo inizieremo a spiegare le caratteristiche salienti della
principale interfaccia per la programmazione di rete, quella dei
-\textit{socket}, che, pur essendo nata in ambiente Unix è usata ormai da tutti
-i sistemi operativi.
+\textit{socket}, che, pur essendo nata in ambiente Unix, è usata ormai da
+tutti i sistemi operativi.
Dopo una breve panoramica sulle caratteristiche di questa interfaccia vedremo
come creare un socket e come collegarlo allo specifico protocollo di rete che
Iniziamo con una descrizione essenziale di cosa sono i \textit{socket} e di
quali sono i concetti fondamentali da tenere presente quando si ha a che fare
con essi.
-\index{socket|(}
+\index{socket!definizione|(}
\subsection{I \textit{socket}}
\label{sec:sock_socket_def}
\textsl{presa}, ma essendo universalmente noti come \textit{socket}
utilizzeremo sempre la parola inglese.} sono uno dei principali meccanismi
di comunicazione utilizzato in ambito Unix, e li abbiamo brevemente incontrati
-in \secref{sec:ipc_socketpair}, fra i vari meccanismi di intercominazione fra
-processi. Un 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 (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
-realizzare la comunicazione anche attraverso la rete.
+in sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}, fra i vari meccanismi di intercomunicazione
+fra processi. Un 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 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) ma, a differenza di questa e degli altri
+meccanismi esaminati nel capitolo cap.~\ref{cha:IPC}, i socket non sono
+limitati alla comunicazione fra processi che girano sulla stessa macchina, ma
+possono realizzare la comunicazione anche attraverso la rete.
Quella dei socket costituisce infatti la principale interfaccia usata nella
programmazione di rete. La loro origine risale al 1983, quando furono
\label{sec:sock_gen}
Per capire il funzionamento dei socket occorre avere presente il funzionamento
-dei protocolli di rete (vedi \capref{cha:network}), ma l'interfaccia è del
+dei protocolli di rete (vedi cap.~\ref{cha:network}), ma l'interfaccia è del
tutto generale e benché le problematiche (e quindi le modalità di risolvere i
problemi) siano diverse a seconda del tipo di protocollo di comunicazione
usato, le funzioni da usare restano le stesse.
altri invece li raggruppano in \textsl{pacchetti} (in inglese
\textit{datagram}) che vengono inviati in blocchi separati.
-Un'altro esempio di stile concerne la possibilità che la comunicazione possa o
+Un altro esempio di stile concerne la possibilità che la comunicazione possa o
meno perdere dati, possa o meno non rispettare l'ordine in cui essi non sono
inviati, o inviare dei pacchetti più volte (come nel caso di TCP e UDP).
avviene, in certi casi essa può essere condotta con una connessione diretta
con un solo corrispondente, come per una telefonata; altri casi possono
prevedere una comunicazione come per lettera, in cui si scrive l'indirizzo su
-ogni pacchetto, altri ancora una comunicazione \textit{broadcast} come per la
-radio, in cui i pacchetti vengono emessi su appositi ``\textsl{canali}'' dove
-chiunque si collega possa riceverli.
+ogni pacchetto, altri ancora una comunicazione \itindex{broadcast}
+\textit{broadcast} come per la radio, in cui i pacchetti vengono emessi su
+appositi ``\textsl{canali}'' dove chiunque si collega possa riceverli.
É chiaro che ciascuno di questi stili comporta una modalità diversa di gestire
la comunicazione, ad esempio se è inaffidabile occorrerà essere in grado di
dovranno essere opportunamente trattati, ecc.
-\section{La creazione di un \textit{socket}}
+\section{La creazione di un socket}
\label{sec:sock_creation}
Come accennato l'interfaccia dei socket è estremamente flessibile e permette
La creazione di un socket avviene attraverso l'uso della funzione
\funcd{socket}; essa restituisce un \textit{file descriptor}\footnote{del
tutto analogo a quelli che si ottengono per i file di dati e le pipe,
- descritti in \secref{sec:file_fd}.} che serve come riferimento al socket; il
-suo prototipo è:
+ descritti in sez.~\ref{sec:file_fd}.} che serve come riferimento al socket;
+il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/socket.h}{int socket(int domain, int type, int protocol)}
Apre un socket.
\end{prototype}
La funzione ha tre argomenti, \param{domain} specifica il dominio del socket
-(definisce cioè, come vedremo in \secref{sec:sock_domain}, la famiglia di
+(definisce cioè, come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_domain}, la famiglia di
protocolli usata), \param{type} specifica il tipo di socket (definisce cioè,
-come vedremo in \secref{sec:sock_type}, lo stile di comunicazione) e
+come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_type}, lo stile di comunicazione) e
\param{protocol} il protocollo; in genere quest'ultimo è indicato
implicitamente dal tipo di socket, per cui di norma questo valore viene messo
a zero (con l'eccezione dei \textit{raw socket}).
Si noti che la creazione del socket si limita ad allocare le opportune
-strutture nel kernel (sostanzialmente una voce nella \textit{file table}) e
-non comporta nulla riguardo all'indicazione degli indirizzi remoti o locali
-attraverso i quali si vuole effettuare la comunicazione.
+strutture nel kernel (sostanzialmente una voce nella \itindex{file~table}
+\textit{file table}) e non comporta nulla riguardo all'indicazione degli
+indirizzi remoti o locali attraverso i quali si vuole effettuare la
+comunicazione.
-\subsection{Il dominio, o \textit{protocol family}}
+\subsection{Il dominio dei socket}
\label{sec:sock_domain}
Dati i tanti e diversi protocolli di comunicazione disponibili, esistono vari
chiamano \textsl{domini}. La scelta di un dominio equivale in sostanza alla
scelta di una famiglia di protocolli, e viene effettuata attraverso
l'argomento \param{domain} della funzione \func{socket}. Ciascun dominio ha un
-suo nome simbolico che convenzionalmente inizia con una costante che inizia
-per \texttt{PF\_}, iniziali di \textit{protocol family}, un altro nome con cui
-si indicano i domini.
+suo nome simbolico che convenzionalmente è indicato da una costante che inizia
+per \texttt{PF\_}, sigla che sta per \textit{protocol family}, altro nome con
+cui si indicano i domini.
A ciascun tipo di dominio corrisponde un analogo nome simbolico, anch'esso
associato ad una costante, che inizia invece per \texttt{AF\_} (da
\hline
\const{PF\_UNSPEC} & 0& Non specificato & \\
\const{PF\_LOCAL} & 1& Local communication & unix(7) \\
- \const{PF\_UNIX}, \const{PF\_FILE}&1& & \\
+ \const{PF\_UNIX}, \const{PF\_FILE}&1&Sinonimi di \const{PF\_LOCAL}& \\
\const{PF\_INET} & 2& IPv4 Internet protocols & ip(7) \\
\const{PF\_AX25} & 3& Amateur radio AX.25 protocol & \\
\const{PF\_IPX} & 4& IPX - Novell protocols & \\
\const{PF\_SECURITY} &14& Security callback pseudo AF & \\
\const{PF\_KEY} &15& PF\_KEY key management API & \\
\const{PF\_NETLINK} &16& Kernel user interface device & netlink(7) \\
+ \const{PF\_ROUTE} &16& Sinonimo di \const{PF\_NETLINK} emula BSD.&\\
\const{PF\_PACKET} &17& Low level packet interface & packet(7) \\
\const{PF\_ASH} &18& Ash & \\
\const{PF\_ECONET} &19& Acorn Econet & \\
\const{PF\_ATMSVC} &20& ATM SVCs & \\
\const{PF\_SNA} &22& Linux SNA Project & \\
- \const{PF\_IRDA} &23& IRDA sockets & \\
- \const{PF\_PPPOX} &24& PPPoX sockets & \\
- \const{PF\_WANPIPE} &25& Wanpipe API sockets & \\
- \const{PF\_BLUETOOTH}&31& Bluetooth sockets & \\
+ \const{PF\_IRDA} &23& IRDA socket & \\
+ \const{PF\_PPPOX} &24& PPPoX socket & \\
+ \const{PF\_WANPIPE} &25& Wanpipe API socket & \\
+ \const{PF\_LLC} &26& Linux LLC & \\
+ \const{PF\_BLUETOOTH}&31& Bluetooth socket & \\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Famiglie di protocolli definiti in Linux.}
+ \caption{Famiglie di protocolli definiti in Linux.}
\label{tab:net_pf_names}
\end{table}
lo stesso nome.}
I domini (e i relativi nomi simbolici), così come i nomi delle famiglie di
-indirizzi, sono definiti dall'header \textit{socket.h}. Un elenco delle
+indirizzi, sono definiti dall'header \texttt{socket.h}. Un elenco delle
famiglie di protocolli disponibili in Linux è riportato in
-\tabref{tab:net_pf_names}.\footnote{l'elenco indica tutti i protocolli
+tab.~\ref{tab:net_pf_names}.\footnote{l'elenco indica tutti i protocolli
definiti; fra questi però saranno utilizzabili solo quelli per i quali si è
compilato il supporto nel kernel (o si sono caricati gli opportuni moduli),
viene definita anche una costante \const{PF\_MAX} che indica il valore
dall'utente generico, ad esempio in generale tutti i socket di tipo
\const{SOCK\_RAW} possono essere creati solo da processi che hanno i privilegi
di amministratore (cioè con user-ID effettivo uguale a zero) o dotati della
-capability \texttt{CAP\_NET\_RAW}.
+\itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
-\subsection{Il tipo, o stile}
+\subsection{Il tipo di socket}
\label{sec:sock_type}
La scelta di un dominio non comporta però la scelta dello stile di
socket con l'argomento \param{type} di \func{socket}. Linux mette a
disposizione vari tipi di socket (che corrispondono a quelli che il manuale
della \acr{glibc} \cite{glibc} chiama \textit{styles}) identificati dalle
-seguenti costanti:
+seguenti costanti:\footnote{le pagine di manuale POSIX riportano solo i primi
+ tre tipi, Linux supporta anche gli altri, come si può verificare nel file
+ \texttt{include/linux/net.h} dei sorgenti del kernel.}
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.8cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.9cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
\item[\const{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}).
+ byte (da cui il nome \textit{stream}) e possono essere letti in blocchi di
+ dimensioni qualunque. Può supportare la trasmissione dei cosiddetti dati
+ urgenti (o \itindex{out-of-band} \textit{out-of-band}, vedi
+ sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}).
\item[\const{SOCK\_DGRAM}] Viene usato per trasmettere pacchetti di dati
- (\textit{datagram}) di lunghezza massima fissata indirizzati singolarmente,
- Non esiste una connessione e la trasmissione è effettuata in maniera non
- affidabile.
+ (\textit{datagram}) di lunghezza massima prefissata, indirizzati
+ singolarmente. Non esiste una connessione e la trasmissione è effettuata in
+ maniera non affidabile.
\item[\const{SOCK\_SEQPACKET}] Provvede un canale di trasmissione di dati
bidirezionale, sequenziale e affidabile. Opera su una connessione con un
altro socket. I dati possono vengono trasmessi per pacchetti di dimensione
- massima fissata, ed devono essere letti integralmente da ciascuna
- chiamata a \func{read}.
+ massima fissata, e devono essere letti integralmente da ciascuna chiamata a
+ \func{read}.
\item[\const{SOCK\_RAW}] Provvede l'accesso a basso livello ai protocolli di
rete e alle varie interfacce. I normali programmi di comunicazione non
devono usarlo, è riservato all'uso di sistema.
\item[\const{SOCK\_RDM}] Provvede un canale di trasmissione di dati
affidabile, ma in cui non è garantito l'ordine di arrivo dei pacchetti.
-\item[\const{SOCK\_PACKET}] Obsoleto, non deve essere usato.
+\item[\const{SOCK\_PACKET}] Obsoleto, non deve essere più usato.\footnote{e
+ pertanto non ne parleremo ulteriormente.}
\end{basedescript}
Si tenga presente che non tutte le combinazioni fra una famiglia di protocolli
\hline
\hline
&\const{SOCK\_STREAM} &\const{SOCK\_DGRAM} &\const{SOCK\_RAW}&
- \const{SOCK\_PACKET}&\const{SOCK\_SEQPACKET} \\
+ \const{SOCK\_RDM}&\const{SOCK\_SEQPACKET} \\
\hline
- \const{PF\_UNIX} & si & si & & & \\
+ \const{PF\_LOCAL} & si & si & & & \\
\hline
+% \const{PF\_UNIX}&\multicolumn{5}{|l|}{sinonimo di \const{PF\_LOCAL}.}\\
+% \hline
\const{PF\_INET} & TCP & UDP & IPv4 & & \\
\hline
\const{PF\_INET6} & TCP & UDP & IPv6 & & \\
\label{tab:sock_sock_valid_combinations}
\end{table}
-In \secref{tab:sock_sock_valid_combinations} sono mostrate le combinazioni
+In tab.~\ref{tab:sock_sock_valid_combinations} sono mostrate le combinazioni
valide possibili per le principali 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
generici (i \ctyp{void *}), ma l'interfaccia dei socket è antecedente alla
definizione dello standard ANSI C, e per questo nel 1982 fu scelto di definire
una struttura generica per gli indirizzi dei socket, \struct{sockaddr}, che si
-è riportata in \figref{fig:sock_sa_gen_struct}.
+è riportata in fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
occorrerà eseguire una conversione del relativo puntatore.
I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
-POSIX.1g e li abbiamo riassunti in \tabref{tab:sock_data_types} con i
+POSIX.1g e li abbiamo riassunti in tab.~\ref{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}.
attraverso internet; la struttura per gli indirizzi per un socket internet (se
si usa IPv4) è definita come \struct{sockaddr\_in} nell'header file
\file{netinet/in.h} ed ha la forma mostrata in
-\figref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
+fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize\centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
\includestruct{listati/sockaddr_in.h}
\end{minipage}
- \caption{La struttura degli indirizzi dei socket internet (IPv4)
- \structd{sockaddr\_in}.}
+ \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in} degli indirizzi dei socket
+ internet (IPv4) e la struttura \structd{in\_addr} degli indirizzi IPv4.}
\label{fig:sock_sa_ipv4_struct}
\end{figure}
L'indirizzo di un socket internet (secondo IPv4) comprende l'indirizzo
internet di un'interfaccia più un \textsl{numero di porta} (affronteremo in
-dettaglio il significato di questi numeri in \secref{sec:TCP_port_num}). Il
+dettaglio il significato di questi numeri in sez.~\ref{sec:TCP_port_num}). Il
protocollo IP non 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
specifica il \textsl{numero di porta}. I numeri di porta sotto il 1024 sono
chiamati \textsl{riservati} in quanto utilizzati da servizi standard e
soltanto processi con i privilegi di amministratore (con user-ID effettivo
-uguale a zero) o con la capability \texttt{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono
-usare la funzione \func{bind} (che vedremo in \secref{sec:TCP_func_bind}) su
-queste porte.
+uguale a zero) o con la \itindex{capabilities} \textit{capability}
+\const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE} possono usare la funzione \func{bind} (che
+vedremo in sez.~\ref{sec:TCP_func_bind}) su queste porte.
Il membro \var{sin\_addr} contiene un indirizzo internet, e viene acceduto sia
come struttura (un resto di una implementazione precedente in cui questa era
una \direct{union} usata per accedere alle diverse classi di indirizzi) che
direttamente come intero. In \file{netinet/in.h} vengono definite anche alcune
costanti che identificano alcuni indirizzi speciali, riportati in
-\tabref{tab:TCP_ipv4_addr}.
+tab.~\ref{tab:TCP_ipv4_addr}, che rincontreremo più avanti.
Infine occorre sottolineare che sia gli indirizzi che i numeri di porta devono
essere specificati in quello che viene chiamato \textit{network order}, cioè
con i bit ordinati in formato \textit{big endian}, questo comporta la
necessità di usare apposite funzioni di conversione per mantenere la
-portabilità del codice (vedi \secref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del
+portabilità del codice (vedi sez.~\ref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del
problema e le relative soluzioni).
sostanzialmente identici ai precedenti; la parte in cui si trovano
praticamente tutte le differenze fra i due socket è quella della struttura
degli indirizzi; la sua definizione, presa da \file{netinet/in.h}, è riportata
-in \figref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.
+in fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
\includestruct{listati/sockaddr_in6.h}
\end{minipage}
- \caption{La struttura degli indirizzi dei socket IPv6
- \structd{sockaddr\_in6}.}
+ \caption{La struttura \structd{sockaddr\_in6} degli indirizzi dei socket
+ IPv6 e la struttura \structd{in6\_addr} degli indirizzi IPv6.}
\label{fig:sock_sa_ipv6_struct}
\end{figure}
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 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 \secref{sec:IP_ipv6head}) ed il
-loro uso è sperimentale.
-
-Il campo \var{sin6\_addr} contiene l'indirizzo a 128 bit usato da IPv6, infine
-il campo \var{sin6\_scope\_id} è un campo introdotto in Linux con il kernel
-2.4, per gestire alcune operazioni riguardanti il multicasting.
-
-Si noti che questa struttura ha una dimensione maggiore della struttura
-\struct{sockaddr} generica vista in \figref{fig:sock_sa_gen_struct}, quindi
+specifici dell'header dei pacchetti IPv6 (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6head}) ed
+il loro uso è sperimentale.
+
+Il campo \var{sin6\_addr} contiene l'indirizzo a 128 bit usato da IPv6,
+espresso da un vettore di 16 byte. Infine il campo \var{sin6\_scope\_id} è un
+campo introdotto in Linux con il kernel 2.4, per gestire alcune operazioni
+riguardanti il \itindex{multicast} \textit{multicasting}. Si noti infine che
+\struct{sockaddr\_in6} ha una dimensione maggiore della struttura
+\struct{sockaddr} generica di fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}, quindi
occorre stare attenti a non avere fatto assunzioni riguardo alla possibilità
di contenere i dati nelle dimensioni di quest'ultima.
vengono chiamati \textit{local domain} o anche \textit{Unix domain}); essi
hanno la caratteristica ulteriore di poter essere creati anche in maniera
anonima attraverso la funzione \func{socketpair} (che abbiamo trattato in
-\secref{sec:ipc_socketpair}). Quando però si vuole fare riferimento esplicito
-ad uno di questi socket si deve usare una struttura degli indirizzi di tipo
-\struct{sockaddr\_un}, la cui definizione si è riportata in
-\secref{fig:sock_sa_local_struct}.
+sez.~\ref{sec:ipc_socketpair}). Quando però si vuole fare riferimento
+esplicito ad uno di questi socket si deve usare una struttura degli indirizzi
+di tipo \struct{sockaddr\_un}, la cui definizione si è riportata in
+fig.~\ref{fig:sock_sa_local_struct}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
\includestruct{listati/sockaddr_un.h}
\end{minipage}
- \caption{La struttura degli indirizzi dei socket locali (detti anche
- \textit{unix domain}) \structd{sockaddr\_un} definita in \file{sys/un.h}.}
+ \caption{La struttura \structd{sockaddr\_un} degli indirizzi dei socket
+ locali (detti anche \textit{unix domain}) definita in \file{sys/un.h}.}
\label{fig:sock_sa_local_struct}
\end{figure}
può essere un file (di tipo socket) nel filesystem o una stringa univoca
(mantenuta 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 invece \var{sun\_path} inizia con uno zero e
-vengono usati come nome i restanti byte come stringa, senza terminazione.
+\itindex{pathname} \textit{pathname} del file; nel secondo invece
+\var{sun\_path} inizia con uno zero e vengono usati come nome i restanti byte
+come stringa, senza terminazione.
\subsection{La struttura degli indirizzi AppleTalk}
a pacchetto, di tipo \const{SOCK\_DGRAM}; l'argomento \param{protocol} di
\func{socket} deve essere nullo. È altresì possibile usare i socket raw
specificando un tipo \const{SOCK\_RAW}, nel qual caso l'unico valore valido
-per \param{protocol} è \func{ATPROTO\_DDP}.
+per \param{protocol} è \const{ATPROTO\_DDP}.
Gli indirizzi AppleTalk devono essere specificati tramite una struttura
\struct{sockaddr\_atalk}, la cui definizione è riportata in
-\figref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo il
-file \file{netatalk/at.h}.
+fig.~\ref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo
+il file \file{netatalk/at.h}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
\includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
\end{minipage}
- \caption{La struttura degli indirizzi dei socket AppleTalk
- \structd{sockaddr\_atalk}.}
+ \caption{La struttura \structd{sockaddr\_atalk} degli indirizzi dei socket
+ AppleTalk, e la struttura \structd{at\_addr} degli indirizzi AppleTalk.}
\label{fig:sock_sa_atalk_struct}
\end{figure}
Il campo \var{sat\_family} deve essere sempre \const{AF\_APPLETALK}, mentre il
campo \var{sat\_port} specifica la porta che identifica i vari servizi. Valori
inferiori a 129 sono usati per le \textsl{porte riservate}, e possono essere
-usati solo da processi con i privilegi di amministratore o con la capability
-\const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}. L'indirizzo remoto è specificato nella
-struttura \var{sat\_addr}, e deve essere in \textit{network order} (vedi
-\secref{sec:sock_endianess}); esso è composto da un parte di rete data dal
-campo \var{s\_net}, che può assumere il valore \const{AT\_ANYNET}, che indica
-una rete generica e vale anche per indicare la rete su cui si è, il singolo
-nodo è indicato da \var{s\_node}, e può prendere il valore generico
-\const{AT\_ANYNODE} che indica anche il nodo corrente, ed il valore
-\const{ATADDR\_BCAST} che indica tutti i nodi della rete.
+usati solo da processi con i privilegi di amministratore o con la
+\itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_BIND\_SERVICE}.
+L'indirizzo remoto è specificato nella struttura \var{sat\_addr}, e deve
+essere in \textit{network order} (vedi sez.~\ref{sec:sock_endianess}); esso è
+composto da un parte di rete data dal campo \var{s\_net}, che può assumere il
+valore \const{AT\_ANYNET}, che indica una rete generica e vale anche per
+indicare la rete su cui si è, il singolo nodo è indicato da \var{s\_node}, e
+può prendere il valore generico \const{AT\_ANYNODE} che indica anche il nodo
+corrente, ed il valore \const{ATADDR\_BCAST} che indica tutti i nodi della
+rete.
\subsection{La struttura degli indirizzi dei \textit{packet socket}}
I \textit{packet socket}, identificati dal dominio \const{PF\_PACKET}, sono
un'interfaccia specifica di Linux per inviare e ricevere pacchetti
-direttamente su un'interfaccia di rete, senza passare per le routine di
+direttamente su un'interfaccia di rete, senza passare per le funzioni di
gestione dei protocolli di livello superiore. In questo modo è possibile
implementare dei protocolli in user space, agendo direttamente sul livello
-fisico. In genere comunque si preferisce usare la libreria \file{pcap}, che
-assicura la portabilità su altre piattaforme, anche se con funzionalità
+fisico. In genere comunque si preferisce usare la libreria
+\file{pcap},\footnote{la libreria è mantenuta insieme al comando
+ \cmd{tcpdump}, informazioni e documentazione si possono trovare sul sito del
+ progetto \href{http://www.tcpdump.org/}{\texttt{http://www.tcpdump.org/}}.}
+che assicura la portabilità su altre piattaforme, anche se con funzionalità
ridotte.
Questi socket possono essere di tipo \const{SOCK\_RAW} o \const{SOCK\_DGRAM}.
pacchetti, qualunque sia il loro protocollo di collegamento. Ovviamente l'uso
di questi socket è una operazione privilegiata e può essere effettuati solo da
un processo con i privilegi di amministratore (user-ID effettivo nullo) o con
-la capability \const{CAP\_NET\_RAW}.
+la \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
Una volta aperto un \textit{packet socket}, tutti i pacchetti del protocollo
specificato passeranno attraverso di esso, qualunque sia l'interfaccia da cui
Nel caso dei \textit{packet socket} la struttura degli indirizzi è di tipo
\struct{sockaddr\_ll}, e la sua definizione è riportata in
-\figref{fig:sock_sa_packet_struct}; essa però viene ad assumere un ruolo
+fig.~\ref{fig:sock_sa_packet_struct}; essa però viene ad assumere un ruolo
leggermente diverso rispetto a quanto visto finora per gli altri tipi di
socket. Infatti se il socket è di tipo \const{SOCK\_RAW} si deve comunque
scrivere tutto direttamente nel pacchetto, quindi la struttura non serve più a
\file{linux/if\_arp.h}, mentre il campo \var{sll\_pkttype} indica il tipo di
pacchetto; entrambi vengono impostati alla ricezione di un pacchetto ed han
senso solo in questo caso. In particolare \var{sll\_pkttype} può assumere i
-seguenti valori: \var{PACKET\_HOST} per un pacchetto indirizzato alla macchina
-ricevente, \var{PACKET\_BROADCAST} per un pacchetto di broadcast,
-\var{PACKET\_MULTICAST} per un pacchetto inviato ad un indirizzo fisico di
-multicast, \var{PACKET\_OTHERHOST} per un pacchetto inviato ad un'altra
-stazione (e ricevuto su un'interfaccia in modo promiscuo),
-\var{PACKET\_OUTGOING} per un pacchetto originato dalla propria macchina che
-torna indietro sul socket.
+seguenti valori: \const{PACKET\_HOST} per un pacchetto indirizzato alla
+macchina ricevente, \const{PACKET\_BROADCAST} per un pacchetto di
+\itindex{broadcast} \textit{broadcast}, \const{PACKET\_MULTICAST} per un
+pacchetto inviato ad un indirizzo fisico di \itindex{multicast}
+\textit{multicast}, \const{PACKET\_OTHERHOST} per un pacchetto inviato ad
+un'altra stazione (e ricevuto su un'interfaccia in \index{modo~promiscuo} modo
+promiscuo), \const{PACKET\_OUTGOING} per un pacchetto originato dalla propria
+macchina che torna indietro sul socket.
-Si tenga presente infine che in fase di ricezione, anche se si richiede il
-troncamento del pacchetto, le funzioni \func{recvmsg}, \func{recv} e
-\func{recvfrom} restituiranno comunque la lunghezza effettiva del pacchetto
-così come arrivato sulla linea.
+Si tenga presente infine che in fase di ricezione, anche se si richiede il
+troncamento del pacchetto, le funzioni \func{recv}, \func{recvfrom} e
+\func{recvmsg} (vedi sez.~\ref{sec:net_sendmsg}) restituiranno comunque la
+lunghezza effettiva del pacchetto così come arrivato sulla linea.
%% \subsection{La struttura degli indirizzi DECnet}
%% \label{sec:sock_sa_decnet}
% 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
+% In particolare le tre funzioni \func{bind}, \func{connect} e
+% \func{sendto} passano la struttura al kernel, in questo caso è passata
% \textsl{per valore} anche la dimensione della medesima
-% Le funzioni \texttt{accept}, \texttt{recvfrom}, \texttt{getsockname} e
-% \texttt{getpeername} invece ricevono i valori del kernel
+% Le funzioni \func{accept}, \func{recvfrom}, \func{getsockname} e
+% \func{getpeername} invece ricevono i valori del kernel
\label{sec:sock_addr_func}
In questa sezione tratteremo delle varie funzioni usate per manipolare gli
-indirizzi, limitandoci però agli indirizzi internet.
+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.
-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}\index{endianess}}
+\subsection{La \textit{endianess}}
\label{sec:sock_endianess}
+\itindbeg{endianess}
La rappresentazione di un numero 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 (ed in genere 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
-\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}\index{endianess} di un computer dipende essenzialmente
-dalla architettura hardware usata; Intel e Digital usano il \textit{little
- endian}, Motorola, IBM, Sun (sostanzialmente tutti gli altri) usano il
-\textit{big endian}. Il formato della rete è anch'esso \textit{big endian},
-altri esempi di uso di questi formati sono quello del bus PCI, che è
-\textit{little endian}, o quello del bus VME che è \textit{big endian}.
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[height=3cm]{img/endianess}
+ \caption{Schema della disposizione dei dati in memoria a seconda della
+ \textit{endianess}.}
+ \label{fig:sock_endianess}
+\end{figure}
+
+Per capire meglio il problema si consideri un intero a 32 bit scritto in una
+locazione di memoria posta ad un certo indirizzo. Come illustrato in
+fig.~\ref{fig:sock_endianess} 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 \textit{big endian},
+dato che si trova per prima la parte più grande. Il caso opposto, in cui si
+parte dal bit meno significativo è detto per lo stesso motivo \textit{little
+ endian}.
+
+Si può allora verificare quale tipo di \textit{endianess} usa il proprio
+computer con un programma elementare che si limita ad assegnare un valore ad
+una variabile per poi ristamparne il contenuto leggendolo un byte alla volta.
+Il codice di detto programma, \file{endtest.c}, è nei sorgenti allegati,
+allora se lo eseguiamo su un PC otterremo:
+\begin{verbatim}
+[piccardi@gont sources]$ ./endtest
+Using value ABCDEF01
+val[0]= 1
+val[1]=EF
+val[2]=CD
+val[3]=AB
+\end{verbatim}%$
+mentre su di un Mac avremo:
+\begin{verbatim}
+piccardi@anarres:~/gapil/sources$ ./endtest
+Using value ABCDEF01
+val[0]=AB
+val[1]=CD
+val[2]=EF
+val[3]= 1
+\end{verbatim}%$
+
+
+La \textit{endianess} di un computer dipende essenzialmente dalla architettura
+hardware usata; Intel e Digital usano il \textit{little endian}, Motorola,
+IBM, Sun (sostanzialmente tutti gli altri) usano il \textit{big endian}. Il
+formato dei dati contenuti nelle intestazioni dei protocolli di rete è
+anch'esso \textit{big endian}; altri esempi di uso di questi due diversi
+formati sono quello del bus PCI, che è \textit{little endian}, o quello del
+bus VME che è \textit{big endian}.
Esistono poi anche dei processori che possono scegliere il tipo di formato
all'avvio e alcuni che, come il PowerPC o l'Intel i860, possono pure passare
resta sempre lo stesso, anche quando il processore permetterebbe di eseguire
questi cambiamenti.
+\begin{figure}[htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/endian.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La funzione \func{endian}, usata per controllare il tipo di
+ architettura della macchina.}
+ \label{fig:sock_endian_code}
+\end{figure}
+
+Per controllare quale tipo di ordinamento si ha sul proprio computer si è
+scritta una piccola funzione di controllo, il cui codice è riportato
+fig.~\ref{fig:sock_endian_code}, che restituisce un valore nullo (falso) se
+l'architettura è \textit{big endian} ed uno non nullo (vero) se l'architettura
+è \textit{little endian}.
+
+Come si vede la funzione è molto semplice, e si limita, una volta assegnato
+(\texttt{\small 9}) un valore di test pari a \texttt{0xABCD} ad una variabile
+di tipo \ctyp{short} (cioè a 16 bit), a ricostruirne una copia byte a byte.
+Per questo prima (\texttt{\small 10}) si definisce il puntatore \var{ptr} per
+accedere al contenuto della prima variabile, ed infine calcola (\texttt{\small
+ 11}) il valore della seconda assumendo che il primo byte sia quello meno
+significativo (cioè, per quanto visto in fig.~\ref{fig:sock_endianess}, che sia
+\textit{little endian}). Infine la funzione restituisce (\texttt{\small 12})
+il valore del confronto delle due variabili.
+\itindend{endianess}
+
+
+
\subsection{Le funzioni per il riordinamento}
\label{sec:sock_func_ord}
-Il problema connesso all'endianess\index{endianess} è che quando si passano
+Il problema connesso \itindex{endianess} all'endianess è che quando si passano
dei dati da un tipo 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 byte in cui è suddiviso scambiati di posto, e ne sarà quindi
-invertito l'ordine di lettura per cui, per riavere il valore originale,
-dovranno essere rovesciati.
-
-Per questo motivo si usano delle funzioni di conversione che servono a tener
-conto automaticamente della possibile differenza fra l'ordinamento usato sul
-computer e quello che viene usato nelle trasmissione sulla rete; queste
-funzioni sono \funcd{htonl}, \funcd{htons}, \funcd{ntonl} e \funcd{ntons} ed i
-rispettivi prototipi sono:
+con i due byte in cui è suddiviso scambiati di posto. Per questo motivo si
+usano delle funzioni di conversione che servono a tener conto automaticamente
+della possibile differenza fra l'ordinamento usato sul computer e quello che
+viene usato nelle trasmissione sulla rete; queste funzioni sono \funcd{htonl},
+\funcd{htons}, \funcd{ntohl} e \funcd{ntohs} ed i rispettivi prototipi sono:
\begin{functions}
\headdecl{netinet/in.h}
\funcdecl{unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong)}
Converte l'intero a 16 bit \param{hostshort} dal formato della macchina a
quello della rete.
- \funcdecl{unsigned long int ntonl(unsigned long int netlong)}
+ \funcdecl{unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong)}
Converte l'intero a 32 bit \param{netlong} dal formato della rete a quello
della macchina.
- \funcdecl{unsigned sort int ntons(unsigned short int netshort)}
+ \funcdecl{unsigned sort int ntohs(unsigned short int netshort)}
Converte l'intero a 16 bit \param{netshort} dal formato della rete a quello
della macchina.
La funzione \func{inet\_aton} converte la stringa puntata da \param{src}
nell'indirizzo binario che viene memorizzato nell'opportuna struttura
-\struct{in\_addr} (si veda \secref{fig:sock_sa_ipv4_struct}) situata
+\struct{in\_addr} (si veda fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}) situata
all'indirizzo dato dall'argomento \param{dest} (è espressa in questa forma in
modo da poterla usare direttamente con il puntatore usato per passare la
struttura degli indirizzi). La funzione restituisce 0 in caso di successo e 1
ricordare il tipo di conversione effettuata e stanno per \textit{presentation}
e \textit{numeric}.
-% \begin{figure}[htb]
-% \centering
-
-% \caption{Schema della rappresentazioni utilizzate dalle funzioni di
-% conversione \texttt{inet\_pton} e \texttt{inet\_ntop} }
-% \label{fig:sock_inet_conv_func}
-
-% \end{figure}
-
Entrambe le funzioni accettano l'argomento \param{af} che indica il tipo di
indirizzo, e che può essere soltanto \const{AF\_INET} o \const{AF\_INET6}. La
prima funzione, \funcd{inet\_pton}, serve a convertire una stringa in un
Il formato usato per gli indirizzi in formato di presentazione è la notazione
\textit{dotted decimal} per IPv4 e quello descritto in
-\secref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.
+sez.~\ref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.
-\index{socket|)}
+\index{socket!definizione|)}
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "gapil"
%%% End:
+
+% LocalWords: socket sez cap BSD SVr XTI Transport Interface TCP stream UDP PF
+% LocalWords: datagram broadcast descriptor sys int domain type protocol errno
+% LocalWords: EPROTONOSUPPORT ENFILE kernel EMFILE EACCES EINVAL ENOBUFS raw
+% LocalWords: ENOMEM table family AF address name glibc UNSPEC LOCAL Local IPv
+% LocalWords: communication INET protocols ip AX Amateur IPX Novell APPLETALK
+% LocalWords: Appletalk ddp NETROM NetROM Multiprotocol ATMPVC Access to ATM
+% LocalWords: PVCs ITU ipv PLP DECnet Reserved for project NETBEUI LLC KEY key
+% LocalWords: SECURITY Security callback NETLINK interface device netlink Low
+% LocalWords: PACKET level packet ASH Ash ECONET Acorn Econet ATMSVC SVCs SNA
+% LocalWords: IRDA PPPOX PPPoX WANPIPE Wanpipe BLUETOOTH Bluetooth POSIX bits
+% LocalWords: dall'header tab SOCK capabilities capability styles DGRAM read
+% LocalWords: SEQPACKET RDM sockaddr reference void fig Header uint socklen at
+% LocalWords: addr netinet port len Stevens unsigned short casting nell'header
+% LocalWords: BIND SERVICE bind union order big endian flowinfo dell'header ll
+% LocalWords: multicast multicasting local socketpair sun path filesystem AARP
+% LocalWords: pathname AppleTalk netatalk personal Apple ATPROTO atalk sat if
+% LocalWords: ANYNET node ANYNODE ATADDR BCAST pcap IEEE linux ether ETH ALL
+% LocalWords: sll ifindex ethernet halen MAC hatype ARP arp pkttype HOST recv
+% LocalWords: OTHERHOST OUTGOING recvfrom recvmsg endianess little endtest Mac
+% LocalWords: Intel Digital Motorola IBM VME PowerPC l'Intel xABCD ptr htonl
+% LocalWords: all'endianess htons ntohl ntohs long hostlong hostshort netlong
+% LocalWords: sort netshort host inet aton ntoa dotted decimal const char src
+% LocalWords: strptr struct dest addrptr INADDR NULL pton ntop presentation af
+% LocalWords: numeric EAFNOSUPPORT size ENOSPC ENOAFSUPPORT ADDRSTRLEN ROUTE
+% LocalWords: of tcpdump
projects / gapil.git / blobdiff