%% socket.tex
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%% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
%% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
implicitamente dal tipo di socket, per cui di norma questo valore viene messo
a zero (con l'eccezione dei \textit{raw socket}).
+% TODO: l'ultimo argomento viene usato anche dai nuovi ping socket introdotti
+% con il kernel 3.0, vedi anche http://lwn.net/Articles/420799/ e
+% http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git;a=commitdiff;h=c319b4d76b9e583a5d88d6bf190e079c4e43213d
+
Si noti che la creazione del socket si limita ad allocare le opportune
strutture nel kernel (sostanzialmente una voce nella \itindex{file~table}
\textit{file table}) e non comporta nulla riguardo all'indicazione degli
lo stesso nome.}
I domini (e i relativi nomi simbolici), così come i nomi delle famiglie di
-indirizzi, sono definiti dall'header \texttt{socket.h}. Un elenco delle
-famiglie di protocolli disponibili in Linux è riportato in
+indirizzi, sono definiti dall'\textit{header file} \headfile{socket.h}. Un
+elenco delle famiglie di protocolli disponibili in Linux è riportato in
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),
Si tenga presente che non tutte le famiglie di protocolli sono utilizzabili
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
+di amministratore (cioè con \ids{UID} effettivo uguale a zero) o dotati della
\itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
socket permette di scegliere lo stile di comunicazione indicando il tipo 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
+della \acr{glibc} \cite{GlibcMan} chiama \textit{styles}) identificati dalle
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.}
pertanto non ne parleremo ulteriormente.}
\end{basedescript}
-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.
+A partire dal kernel 2.6.27 l'argomento \param{type} della funzione
+\func{socket} assume un significato ulteriore perché può essere utlizzato per
+impostare dei flag relativi alle caratteristiche generali del \textit{socket}
+non strettamente attinenti all'indicazione del tipo secondo i valori appena
+illustrati. Essi infatti possono essere combinati con un OR aritmetico delle
+ulteriori costanti:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.9cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\const{SOCK\_CLOEXEC}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul
+ file descriptor del socket, ottenendo lo stesso effetto del flag
+ \const{O\_CLOEXEC} di \func{open} (vedi tab.~\ref{tab:open_operation_flag}),
+ di cui costituisce l'analogo.
+
+\item[\const{SOCK\_NONBLOCK}] crea il socket in modalità non-bloccante, con
+ effetti identici ad una successiva chiamata a \func{fcntl} per impostare il
+ flag di \const{O\_NONBLOCK} sul file descriptor (si faccia di nuovo
+ riferimenti al significato di quest'ultimo come spiegato in
+ tab.~\ref{tab:open_operation_flag}).
+\end{basedescript}
+
+
+Si tenga presente inoltre 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
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sockaddr.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura generica degli indirizzi dei socket
I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
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}.
+definita nell'include file \headfile{sys/socket.h}.
\begin{table}[!htb]
\centering
\multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Header}} \\
\hline
\hline
- \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}\\
+ \type{int8\_t} & intero a 8 bit con segno & \headfile{sys/types.h}\\
+ \type{uint8\_t} & intero a 8 bit senza segno & \headfile{sys/types.h}\\
+ \type{int16\_t} & intero a 16 bit con segno & \headfile{sys/types.h}\\
+ \type{uint16\_t} & intero a 16 bit senza segno& \headfile{sys/types.h}\\
+ \type{int32\_t} & intero a 32 bit con segno & \headfile{sys/types.h}\\
+ \type{uint32\_t} & intero a 32 bit senza segno& \headfile{sys/types.h}\\
\hline
- \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi& \file{sys/socket.h}\\
+ \type{sa\_family\_t} & famiglia degli indirizzi&\headfile{sys/socket.h}\\
\type{socklen\_t} & lunghezza (\type{uint32\_t}) dell'indirizzo di
- un socket& \file{sys/socket.h}\\
+ un socket& \headfile{sys/socket.h}\\
\hline
\type{in\_addr\_t} & indirizzo IPv4 (\type{uint32\_t}) &
- \file{netinet/in.h}\\
+ \headfile{netinet/in.h}\\
\type{in\_port\_t} & porta TCP o UDP (\type{uint16\_t})&
- \file{netinet/in.h}\\
+ \headfile{netinet/in.h}\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Tipi di dati usati nelle strutture degli indirizzi, secondo quanto
I socket di tipo \const{PF\_INET} vengono usati per la comunicazione
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
+\headfile{netinet/in.h} ed ha la forma mostrata in
fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize\centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sockaddr_in.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura \structd{sockaddr\_in} degli indirizzi dei socket
altrimenti si avrà un errore di \errcode{EINVAL}; il membro \var{sin\_port}
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
+soltanto processi con i privilegi di amministratore (con \ids{UID} effettivo
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
+direttamente come intero. In \headfile{netinet/in.h} vengono definite anche
+alcune costanti che identificano alcuni indirizzi speciali, riportati in
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 sez.~\ref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del
-problema e le relative soluzioni).
+con i bit ordinati in formato \textit{big endian} (vedi
+sez.~\ref{sec:sock_endianness}), questo comporta la necessità di usare apposite
+funzioni di conversione per mantenere la portabilità del codice (vedi
+sez.~\ref{sec:sock_addr_func} per i dettagli del problema e le relative
+soluzioni).
\subsection{La struttura degli indirizzi IPv6}
Essendo IPv6 un'estensione di IPv4, i socket di tipo \const{PF\_INET6} sono
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 fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.
+degli indirizzi; la sua definizione, presa da \headfile{netinet/in.h}, è
+riportata in fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv6_struct}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sockaddr_in6.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura \structd{sockaddr\_in6} degli indirizzi dei socket
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sockaddr_un.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura \structd{sockaddr\_un} degli indirizzi dei socket
- locali (detti anche \textit{unix domain}) definita in \file{sys/un.h}.}
+ locali (detti anche \textit{unix domain}) definita in
+ \headfile{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
-\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.
+\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}
Gli indirizzi AppleTalk devono essere specificati tramite una struttura
\struct{sockaddr\_atalk}, la cui definizione è riportata in
fig.~\ref{fig:sock_sa_atalk_struct}; la struttura viene dichiarata includendo
-il file \file{netatalk/at.h}.
+il file \headfile{netatalk/at.h}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura \structd{sockaddr\_atalk} degli indirizzi dei socket
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
+essere in \textit{network order} (vedi sez.~\ref{sec:sock_endianness}); 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
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/}{\textsf{http://www.tcpdump.org/}}.}
-che assicura la portabilità su altre piattaforme, anche se con funzionalità
-ridotte.
+ progetto \url{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}.
Con socket di tipo \const{SOCK\_RAW} si può operare sul livello di
speciale \const{ETH\_P\_ALL} passeranno sul \textit{packet socket} tutti i
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
+un processo con i privilegi di amministratore (\ids{UID} effettivo nullo) o con
la \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
Una volta aperto un \textit{packet socket}, tutti i pacchetti del protocollo
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sockaddr_ll.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura \structd{sockaddr\_ll} degli indirizzi dei
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}
-
-\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).
-
-\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 in 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
-da un tipo di ordinamento all'altro con una specifica istruzione. In ogni caso
-in Linux l'ordinamento è definito dall'architettura e dopo l'avvio del sistema
-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}
-
+indirizzi e i numeri di porta usati nella rete devono essere forniti nel
+cosiddetto \textit{network order}, che corrisponde al formato \textit{big
+ endian}, anche quando la proprio macchina non usa questo formati, cosa che
+può comportare la necessità di eseguire delle conversioni.
\subsection{Le funzioni per il riordinamento}
\label{sec:sock_func_ord}
-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. 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},
+Come già visto in sez.~\ref{sec:sock_endianness} il problema connesso
+\itindex{endianness} all'\textit{endianness} 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. 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}
\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
-in caso di fallimento. Se usata con \param{dest} inizializzato a \val{NULL}
-effettua la validazione dell'indirizzo.
+struttura degli indirizzi). La funzione restituisce un valore diverso da zero
+se l'indirizzo è valido e la conversione ha successo e 0 in caso contrario.
+Se usata con \param{dest} inizializzato a \val{NULL} effettua la validazione
+dell'indirizzo.
L'ultima funzione, \func{inet\_ntoa}, converte il valore a 32 bit
dell'indirizzo (espresso in \textit{network order}) restituendo il puntatore
% 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: OTHERHOST OUTGOING recvfrom recvmsg endianness 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: 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
projects / gapil.git / blobdiff