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+
\chapter{Introduzione ai socket}
\label{cha:socket_intro}
-In questo capitolo inizieremo a spiegare le caratteristiche principali della
+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 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
-utilizzerà per la comunicazione. Per evitare un'introduzione puramente teorica
-concluderemo il capitolo con un primo esempio di applicazione.
+si 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_overview}
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}
-Il \textit{socket}\footnote{una traduzione letterale potrebbe essere
- \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 (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
-risale al 1983, quando furono introdotti nel BSD 4.2; l'interfaccia è rimasta
-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 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
-solo con la suite dei protocolli TCP/IP, che sarà comunque quella di cui
-tratteremo in maniera più estesa.
+I \textit{socket}\footnote{una traduzione letterale potrebbe essere
+ \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 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
+introdotti in BSD 4.2; l'interfaccia è rimasta 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 la stessa usabilità e flessibilità).
+
+La flessibilità e la genericità dell'interfaccia inoltre consente di
+utilizzare i socket con i più disparati meccanismi di comunicazione, e non
+solo con l'insieme dei protocolli TCP/IP, anche se questa sarà comunque quella
+di cui tratteremo in maniera più estesa.
\subsection{Concetti base}
\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
-tutto generale e benché le problematiche (e quindi le modalità di risolvere i
+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.
-Per questo motivo una semplice descrizione dell'interfaccia è assolutamente
+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 \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
+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
-comunicazione considerano i dati come una sequenza continua di byte, altri
-invece li raggruppano in blocchi (i pacchetti).
+comunicazione considerano i dati come una sequenza continua di byte, in quello
+che viene chiamato un \textsl{flusso} (in inglese \textit{stream}), mentre
+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).
+inviati, o inviare dei pacchetti più volte (come nel caso di TCP e UDP).
-Un terzo esempio di stile di comunicazione concerne le modalità in cui essa
-avviene, in certi casi essa può essere condotta con una connessione diretta
-con un solo partner 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.
+Un terzo esempio di stile di comunicazione concerne le modalità in cui essa
+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 \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
-gestire la perdita o il rimescolamento dei dati.
+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
+gestire la perdita o il rimescolamento dei dati, se è a pacchetti questi
+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
+Come accennato l'interfaccia dei socket è estremamente flessibile e permette
di interagire con protocolli di comunicazione anche molto diversi fra di loro;
-in questa sezione vedremo come è possibile creare un socket e come specificare
+in questa sezione vedremo come è possibile creare un socket e come specificare
il tipo di comunicazione che esso deve utilizzare.
\subsection{La funzione \func{socket}}
\label{sec:sock_socket}
La creazione di un socket avviene attraverso l'uso della funzione
-\funcd{socket}; questa restituisce un \textit{file descriptor}\footnote{del
+\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.
\bodydesc{La funzione restituisce un intero positivo in caso di successo, e
- -1 in caso di fallimento, nel qual caso la variabile \var{errno} assumerà
+ -1 in caso di fallimento, nel qual caso la variabile \var{errno} assumerà
i valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] Il tipo di socket o il protocollo scelto non
- sono supportati nel dominio.
- \item[\errcode{ENFILE}] Il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
+ \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] il tipo di socket o il protocollo scelto
+ non sono supportati nel dominio.
+ \item[\errcode{ENFILE}] il kernel non ha memoria sufficiente a creare una
nuova struttura per il socket.
- \item[\errcode{EMFILE}] Si è ecceduta la tabella dei file.
- \item[\errcode{EACCES}] Non si hanno privilegi per creare un socket nel
+ \item[\errcode{EMFILE}] si è ecceduta la tabella dei file.
+ \item[\errcode{EACCES}] non si hanno privilegi per creare un socket nel
dominio o con il protocollo specificato.
- \item[\errcode{EINVAL}] Protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
- \item[\errcode{ENOBUFS}] Non c'è sufficiente memoria per creare il socket
- (può essere anche \errval{ENOMEM}).
- \end{errlist}}
+ \item[\errcode{EINVAL}] protocollo sconosciuto o dominio non disponibile.
+ \item[\errcode{ENOBUFS}] non c'è sufficiente memoria per creare il socket
+ (può essere anche \errval{ENOMEM}).
+ \end{errlist}
+ inoltre, a seconda del protocollo usato, potranno essere generati altri
+ errori, che sono riportati nelle relative pagine di manuale.}
\end{prototype}
La funzione ha tre argomenti, \param{domain} specifica il dominio del socket
-(definisce cioè la famiglia di protocolli, come vedremo in
-\secref{sec:sock_domain}), \param{type} specifica il tipo di socket (definisce
-cioè lo stile di comunicazione, come vedremo in \secref{sec:sock_type}) e
-\param{protocol} il protocollo; in genere quest'ultimo è indicato
-implicitamente dal tipo di socket, per cui viene messo a zero (con l'eccezione
-dei \textit{raw socket}).
+(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 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
tipi di socket, che vengono classificati raggruppandoli in quelli che si
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
-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
-sarebbe dovuto usare nella creazione dei socket e il prefisso \texttt{AF\_} in
-quello delle strutture degli indirizzi; questo è quanto specificato anche
-dallo standard POSIX.1g, ma non esistono a tuttora famiglie di protocolli che
-supportino diverse strutture di indirizzi, per cui nella pratica questi due
-nomi sono equivalenti e corrispondono agli stessi valori.
-
-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 \tabref{tab:net_pf_names}.
+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 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
+\textit{address family}) che identifica il formato degli indirizzi usati in
+quel dominio. Le pagine di manuale di Linux si riferiscono a questi indirizzi
+anche come \textit{name space},\footnote{nome che invece il manuale delle
+ \acr{glibc} riserva a quello che noi abbiamo chiamato domini.} dato che
+identificano il formato degli indirizzi usati in quel dominio per identificare
+i capi della comunicazione.
\begin{table}[htb]
\footnotesize
\centering
- \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|l|l|}
\hline
- \textbf{Nome} & \textbf{Utilizzo} &\textbf{Man page} \\
+ \textbf{Nome}&\textbf{Valore}&\textbf{Utilizzo}&\textbf{Man page} \\
\hline
\hline
- \const{PF\_UNIX},
- \const{PF\_LOCAL} & Local communication & unix(7) \\
- \const{PF\_INET} & IPv4 Internet protocols & ip(7) \\
- \const{PF\_INET6} & IPv6 Internet protocols & ipv6(7) \\
- \const{PF\_IPX} & IPX - Novell protocols & \\
- \const{PF\_NETLINK}& Kernel user interface device & netlink(7) \\
- \const{PF\_X25} & ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol & x25(7) \\
- \const{PF\_AX25} & Amateur radio AX.25 protocol & \\
- \const{PF\_ATMPVC} & Access to raw ATM PVCs & \\
- \const{PF\_APPLETALK}& Appletalk & ddp(7) \\
- \const{PF\_PACKET} & Low level packet interface & packet(7) \\
+ \const{PF\_UNSPEC} & 0& Non specificato & \\
+ \const{PF\_LOCAL} & 1& Local communication & unix(7) \\
+ \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\_APPLETALK}& 5& Appletalk & ddp(7) \\
+ \const{PF\_NETROM} & 6& Amateur radio NetROM & \\
+ \const{PF\_BRIDGE} & 7& Multiprotocol bridge & \\
+ \const{PF\_ATMPVC} & 8& Access to raw ATM PVCs & \\
+ \const{PF\_X25} & 9& ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol& x25(7) \\
+ \const{PF\_INET6} &10& IPv6 Internet protocols & ipv6(7) \\
+ \const{PF\_ROSE} &11& Amateur Radio X.25 PLP & \\
+ \const{PF\_DECnet} &12& Reserved for DECnet project & \\
+ \const{PF\_NETBEUI} &13& Reserved for 802.2LLC project & \\
+ \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 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}
-Non tutte le famiglie di protocolli sono accessibili 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 root (cioè con user-ID
-effettivo uguale a zero) o con la capability \texttt{CAP\_NET\_RAW}.
-
-
-\subsection{Il tipo, o stile}
+% TODO aggiungere PF_CAN, vedi http://lwn.net/Articles/253425, dal 2.6.25
+
+L'idea alla base della distinzione fra questi due insiemi di costanti era che
+una famiglia di protocolli potesse supportare vari tipi di indirizzi, per cui
+il prefisso \texttt{PF\_} si sarebbe dovuto usare nella creazione dei socket e
+il prefisso \texttt{AF\_} in quello delle strutture degli indirizzi; questo è
+quanto specificato anche dallo standard POSIX.1g, ma non esistono a tuttora
+famiglie di protocolli che supportino diverse strutture di indirizzi, per cui
+nella pratica questi due nomi sono equivalenti e corrispondono agli stessi
+valori numerici.\footnote{in Linux, come si può verificare andando a guardare
+ il contenuto di \file{bits/socket.h}, le costanti sono esattamente le stesse
+ e ciascuna \texttt{AF\_} è definita alla corrispondente \texttt{PF\_} e con
+ 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
+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
+ massimo associabile ad un dominio (nel caso il suo valore 32).}
+
+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
+\itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_NET\_RAW}.
+
+
+\subsection{Il tipo di socket}
\label{sec:sock_type}
-La scelta di un dominio non comporta però la scelta dello stile di
-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
-\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 \const{SOCK\_STREAM} Provvede un canale di trasmissione dati
+La scelta di un dominio non comporta però la scelta dello stile di
+comunicazione, questo infatti viene a dipendere dal protocollo che si andrà ad
+utilizzare fra quelli disponibili nella famiglia scelta. L'interfaccia dei
+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
+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{2.9cm}\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}).
-\item \const{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.
-\item \const{SOCK\_SEQPACKET} Provvede un canale di trasmissione di dati
+ 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 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 solo essere trasmessi e letti per pacchetti (di
- dimensione massima fissata).
-\item \const{SOCK\_RAW} Provvede l'accesso a basso livello ai protocolli di
+ altro socket. I dati possono vengono trasmessi per pacchetti di dimensione
+ 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.
-\item \const{SOCK\_RDM} Provvede un canale di trasmissione di pacchetti
- affidabile ma in cui non è garantito l'ordine di arrivo dei pacchetti.
-\item \const{SOCK\_PACKET} Obsoleto, non deve essere usato.
-\end{list}
+ 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 più usato.\footnote{e
+ 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
+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
\centering
- \begin{tabular}{l|c|c|c|c|c|}
- \multicolumn{1}{c}{} &\multicolumn{1}{c}{\const{SOCK\_STREAM}}&
- \multicolumn{1}{c}{\const{SOCK\_DGRAM}} &
- \multicolumn{1}{c}{\const{SOCK\_RAW}} &
- \multicolumn{1}{c}{\const{SOCK\_PACKET}}&
- \multicolumn{1}{c}{\const{SOCK\_SEQPACKET}} \\
- \cline{2-6}
- \const{PF\_UNIX} & si & si & & & \\
- \cline{2-6}
+ \begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}
+ \hline
+ \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Famiglia}}&
+ \multicolumn{5}{|c|}{\textbf{Tipo}}\\
+ \hline
+ \hline
+ &\const{SOCK\_STREAM} &\const{SOCK\_DGRAM} &\const{SOCK\_RAW}&
+ \const{SOCK\_RDM}&\const{SOCK\_SEQPACKET} \\
+ \hline
+ \const{PF\_LOCAL} & si & si & & & \\
+ \hline
+% \const{PF\_UNIX}&\multicolumn{5}{|l|}{sinonimo di \const{PF\_LOCAL}.}\\
+% \hline
\const{PF\_INET} & TCP & UDP & IPv4 & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_INET6} & TCP & UDP & IPv6 & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_IPX} & & & & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_NETLINK} & & si & si & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_X25} & & & & & si \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_AX25} & & & & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_ATMPVC} & & & & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_APPLETALK} & & si & si & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\const{PF\_PACKET} & & si & si & & \\
- \cline{2-6}
+ \hline
\end{tabular}
\caption{Combinazioni valide di dominio e tipo di protocollo per la
funzione \func{socket}.}
\label{tab:sock_sock_valid_combinations}
\end{table}
-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.
-
+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
+sono lasciate vuote le caselle per le combinazioni non supportate.
\section{Le strutture degli indirizzi dei socket}
\label{sec:sock_sockaddr}
-Come si è visto nella creazione di un socket non si specifica nulla oltre al
+Come si è visto nella creazione di un socket non si specifica nulla oltre al
tipo di famiglia di protocolli che si vuole utilizzare, in particolare nessun
indirizzo che identifichi i due capi della comunicazione. La funzione infatti
si limita ad allocare nel kernel quanto necessario per poter poi realizzare la
comunicazione.
-Gli indirizzi vengono specificati attraverso apposite strutture che vengono
-utilizzate dalle altre funzioni della API dei socket quando la comunicazione
-viene effettivamente realizzata.
-
-Ogni famiglia di protocolli ha ovviamente una sua forma di indirizzamento e in
-corrispondenza a questa una sua peculiare struttura degli indirizzi; i nomi di
-tutte queste strutture iniziano per \var{sockaddr\_}, quelli propri di
-ciascuna famiglia vengono identificati dal suffisso finale, aggiunto al nome
-precedente.
+Gli indirizzi infatti vengono specificati attraverso apposite strutture che
+vengono utilizzate dalle altre funzioni della interfaccia dei socket, quando
+la comunicazione viene effettivamente realizzata. Ogni famiglia di protocolli
+ha ovviamente una sua forma di indirizzamento e in corrispondenza a questa una
+sua peculiare struttura degli indirizzi. I nomi di tutte queste strutture
+iniziano per \var{sockaddr\_}; quelli propri di ciascuna famiglia vengono
+identificati dal suffisso finale, aggiunto al nome precedente.
\subsection{La struttura generica}
\label{sec:sock_sa_gen}
Le strutture degli indirizzi vengono sempre passate alle varie funzioni
-attraverso puntatori (cioè \textit{by reference}), ma le funzioni devono poter
+attraverso puntatori (cioè \textit{by reference}), ma le funzioni devono poter
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 \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, \struct{sockaddr}, che si è riportata in
-\figref{fig:sock_sa_gen_struct}.
+questi puntatori, il C moderno risolve questo problema coi i puntatori
+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 fig.~\ref{fig:sock_sa_gen_struct}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
- \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
-struct sockaddr {
- sa_family_t sa_family; /* address family: AF_xxx */
- char sa_data[14]; /* address (protocol-specific) */
-};
- \end{lstlisting}
+ \includestruct{listati/sockaddr.h}
\end{minipage}
\caption{La struttura generica degli indirizzi dei socket
\structd{sockaddr}.}
Tutte le funzioni dei socket che usano gli indirizzi sono definite usando nel
prototipo un puntatore a questa struttura; per questo motivo quando si
invocano dette funzioni passando l'indirizzo di un protocollo specifico
-occorrerà eseguire un casting del relativo puntatore.
+occorrerà eseguire una conversione del relativo puntatore.
I tipi di dati che compongono la struttura sono stabiliti dallo standard
-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}.
+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}.
\begin{table}[!htb]
\centering
\label{tab:sock_data_types}
\end{table}
-In alcuni sistemi la struttura è leggermente diversa e prevede un primo membro
-aggiuntivo \code{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 \ctyp{unsigned short}.
+In alcuni sistemi la struttura è leggermente diversa e prevede un primo membro
+aggiuntivo \code{uint8\_t sin\_len} (come riportato da R. Stevens in
+\cite{UNP1}). 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 \ctyp{unsigned short}.
-Dal punto di vista del programmatore l'unico uso di questa struttura è quello
+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 \ctyp{void *} sarebbe più immediato
-per l'utente (che non dovrebbe più eseguire il casting), è stato mantenuto
-l'uso di questa struttura.
+\var{sa\_family}, comune a tutte le famiglie, con cui determinare il tipo di
+indirizzo; per questo 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.
\subsection{La struttura degli indirizzi IPv4}
\label{sec:sock_sa_ipv4}
I socket di tipo \const{PF\_INET} vengono usati per la comunicazione
-attraverso internet; la struttura per gli indirizzi per un socket internet
-(IPv4) è definita come \struct{sockaddr\_in} nell'header file
-\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.
+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
+fig.~\ref{fig:sock_sa_ipv4_struct}, conforme allo standard POSIX.1g.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize\centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
- \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
-struct sockaddr_in {
- sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
- u_int16_t sin_port; /* port in network byte order */
- struct in_addr sin_addr; /* internet address */
-};
-/* Internet address. */
-struct in_addr {
- u_int32_t s_addr; /* address in network byte order */
-};
- \end{lstlisting}
+ \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 numero di porta. 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 qual caso il numero della
-porta viene impostato al numero di protocollo.
-
-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 (con user-ID
-effettivo uguale a zero) o con la capability \texttt{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
-implementazione precedente in cui questa era una \direct{union} usata per
-accedere alle diverse classi di indirizzi) che come intero.
-
-Infine è da sottolineare che sia gli indirizzi che i numeri di porta devono
-essere specificati in quello che viene chiamato \textit{network order}, cioè
+internet di un'interfaccia più un \textsl{numero di porta} (affronteremo in
+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
+qual caso il numero della porta viene impostato al numero di protocollo.
+
+Il membro \var{sin\_family} deve essere sempre impostato a \const{AF\_INET},
+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
+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
+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
+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}
\label{sec:sock_sa_ipv6}
-Essendo IPv6 un'estensione di IPv4 i socket di tipo \const{PF\_INET6} sono
+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 è quella della struttura degli indirizzi. La
-struttura degli indirizzi è definita ancora in \file{netinet/in.h}.
+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}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
- \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
-struct sockaddr_in6 {
- u_int16_t sin6_family; /* AF_INET6 */
- u_int16_t sin6_port; /* port number */
- u_int32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
- struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
- u_int32_t sin6_scope_id; /* Scope id (new in 2.4) */
-};
-
-struct in6_addr {
- unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */
-};
- \end{lstlisting}
+ \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\_family} deve essere sempre impostato ad
-\const{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
-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\_family} deve essere sempre impostato ad \const{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 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 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,
-infine il campo \var{sin6\_scope\_id} è un campo introdotto con il kernel
-2.4 per gestire alcune operazioni riguardanti il multicasting.
-
-Si noti che questa struttura è più grande di una \struct{sockaddr} generica,
-quindi occorre stare attenti a non avere fatto assunzioni riguardo alla
-possibilità di contenere i dati nelle dimensioni di quest'ultima.
+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.
\subsection{La struttura degli indirizzi locali}
\label{sec:sock_sa_local}
I socket di tipo \const{PF\_UNIX} o \const{PF\_LOCAL} vengono usati per una
-comunicazione fra processi che stanno sulla stessa macchina (per vengono
-chiamati \textit{local domain} o anche \textit{Unix domain}); essi rispetto ai
-precedenti possono essere anche creati in maniera anonima attraverso la
-funzione \func{socketpair} (vedi \secref{sec:ipc_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 \file{sys/un.h}.
+comunicazione fra processi che stanno sulla stessa macchina (per questo
+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
+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}
- \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
-#define UNIX_PATH_MAX 108
-struct sockaddr_un {
- sa_family_t sun_family; /* AF_UNIX */
- char sun_path[UNIX_PATH_MAX]; /* pathname */
-};
- \end{lstlisting}
+ \includestruct{listati/sockaddr_un.h}
\end{minipage}
- \caption{La struttura degli indirizzi dei socket locali
- \structd{sockaddr\_un}.}
+ \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}
-In questo caso il campo \var{sun\_family} deve essere \const{AF\_UNIX},
-mentre il campo \var{sun\_path} deve specificare un indirizzo; questo ha
-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
+In questo caso il campo \var{sun\_family} deve essere \const{AF\_UNIX}, mentre
+il campo \var{sun\_path} deve specificare un indirizzo. Questo ha due forme;
+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
-vengono usati 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}
+\label{sec:sock_sa_appletalk}
+
+I socket di tipo \const{PF\_APPLETALK} sono usati dalla libreria
+\file{netatalk} per implementare la comunicazione secondo il protocollo
+AppleTalk, uno dei primi protocolli di rete usato nel mondo dei personal
+computer, usato dalla Apple per connettere fra loro computer e stampanti. Il
+kernel supporta solo due strati del protocollo, DDP e AARP, e di norma è
+opportuno usare le funzioni della libreria \texttt{netatalk}, tratteremo qui
+questo argomento principalmente per mostrare l'uso di un protocollo
+alternativo.
+
+I socket AppleTalk permettono di usare il protocollo DDP, che è un protocollo
+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 \const{ATPROTO\_DDP}.
+
+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}.
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includestruct{listati/sockaddr_atalk.h}
+ \end{minipage}
+ \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}
-% \subsection{Il passaggio delle strutture}
-% \label{sec:sock_addr_pass}
+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
+\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}}
+\label{sec:sock_sa_packet}
+
+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 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},\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.
+
+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
+collegamento, ed i pacchetti vengono passati direttamente dal socket al driver
+del dispositivo e viceversa. In questo modo, in fase di trasmissione, il
+contenuto completo dei pacchetti, comprese le varie intestazioni, deve essere
+fornito dall'utente. In fase di ricezione invece tutto il contenuto del
+pacchetto viene passato inalterato sul socket, anche se il kernel analizza
+comunque il pacchetto, riempiendo gli opportuni campi della struttura
+\struct{sockaddr\_ll} ad esso associata.
+
+Si usano invece socket di tipo \const{SOCK\_DGRAM} quando si vuole operare a
+livello di rete. In questo caso in fase di ricezione l'intestazione del
+protocollo di collegamento viene rimossa prima di passare il resto del
+pacchetto all'utente, mentre in fase di trasmissione viene creata una
+opportuna intestazione per il protocollo a livello di collegamento
+utilizzato, usando le informazioni necessarie che devono essere specificate
+sempre con una struttura \struct{sockaddr\_ll}.
+
+Nella creazione di un \textit{packet socket} il valore dell'argomento
+\param{protocol} di \func{socket} serve a specificare, in \textit{network
+ order}, il numero identificativo del protocollo di collegamento si vuole
+utilizzare. I valori possibili sono definiti secondo lo standard IEEE 802.3, e
+quelli disponibili in Linux sono accessibili attraverso opportune costanti
+simboliche definite nel file \file{linux/if\_ether.h}. Se si usa il valore
+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
+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
+provengono; se si vuole limitare il passaggio ad una interfaccia specifica
+occorre usare la funzione \func{bind} per agganciare il socket a quest'ultima.
-% 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.
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includestruct{listati/sockaddr_ll.h}
+ \end{minipage}
+ \caption{La struttura \structd{sockaddr\_ll} degli indirizzi dei
+ \textit{packet socket}.}
+ \label{fig:sock_sa_packet_struct}
+\end{figure}
-% In particolare le tre funzioni \texttt{bind}, \texttt{connect} e
-% \texttt{sendto} passano la struttura al kernel, in questo caso è passata
-% \textsl{per valore} anche la dimensione della medesima
+Nel caso dei \textit{packet socket} la struttura degli indirizzi è di tipo
+\struct{sockaddr\_ll}, e la sua definizione è riportata in
+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
+specificare gli indirizzi. Essa mantiene questo ruolo solo per i socket di
+tipo \const{SOCK\_DGRAM}, per i quali permette di specificare i dati necessari
+al protocollo di collegamento, mentre viene sempre utilizzata in lettura (per
+entrambi i tipi di socket), per la ricezione dei i dati relativi a ciascun
+pacchetto.
+
+Al solito il campo \var{sll\_family} deve essere sempre impostato al valore
+\const{AF\_PACKET}. Il campo \var{sll\_protocol} indica il protocollo scelto,
+e deve essere indicato in \textit{network order}, facendo uso delle costanti
+simboliche definite in \file{linux/if\_ether.h}. Il campo \var{sll\_ifindex} è
+l'indice dell'interfaccia, che, in caso di presenza di più interfacce dello
+stesso tipo (se ad esempio si hanno più schede ethernet), permette di
+selezionare quella con cui si vuole operare (un valore nullo indica qualunque
+interfaccia). Questi sono i due soli campi che devono essere specificati
+quando si vuole selezionare una interfaccia specifica, usando questa struttura
+con la funzione \func{bind}.
+
+I campi \var{sll\_halen} e \var{sll\_addr} indicano rispettivamente
+l'indirizzo associato all'interfaccia sul protocollo di collegamento e la
+relativa lunghezza; ovviamente questi valori cambiano a seconda del tipo di
+collegamento che si usa, ad esempio, nel caso di ethernet, questi saranno il
+MAC address della scheda e la relativa lunghezza. Essi vengono usati, insieme
+ai campi \var{sll\_family} e \var{sll\_ifindex} quando si inviano dei
+pacchetti, in questo caso tutti gli altri campi devono essere nulli.
+
+Il campo \var{sll\_hatype} indica il tipo ARP, come definito in
+\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: \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{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}
+
+%% I socket di tipo \const{PF\_DECnet} usano il protocollo DECnet, usato dai VAX
+%% Digital sotto VMS quando ancora il TCP/IP non era diventato lo standard di
+%% fatto. Il protocollo è un protocollo chiuso, ed il suo uso attuale è limitato
+%% alla comunicazione con macchine che stanno comunque scomparendo. Lo si riporta
+%% solo come esempio
-% Le funzioni \texttt{accept}, \texttt{recvfrom}, \texttt{getsockname} e
-% \texttt{getpeername} invece ricevono i valori del kernel
+% TODO: trattare i socket RDS, vedi documentazione del kernel, file
+% Documentation/networking/rds.txt
\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}
-La rappresentazione di un numero binario in un computer può essere fatta in
+\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 (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 sono quello del bus PCI, che è \textit{little endian}, o quello
-del bus VME che è \textit{big endian}.
+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
+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}
+
+
+
\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:
+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}
\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.
- \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono il valore convertito, e non hanno
- errori.}
+ \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono il valore convertito, e non
+ prevedono errori.}
\end{functions}
I nomi sono assegnati usando la lettera \texttt{n} come mnemonico per indicare
macchina che si sta usando abbia una architettura \textit{big endian} queste
funzioni sono definite come macro che non fanno nulla. Per questo motivo vanno
sempre utilizzate, anche quando potrebbero non essere necessarie, in modo da
-assicurare la portabilità del codice su tutte le architetture.
+assicurare la portabilità del codice su tutte le architetture.
\subsection{Le funzioni \func{inet\_aton}, \func{inet\_addr} e
dei numeri IP che si usa normalmente.
Le prime tre funzioni di manipolazione riguardano la conversione degli
-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
+indirizzi IPv4 da una stringa in cui il numero di IP è espresso secondo la
+cosiddetta notazione \textit{dotted-decimal}, (cioè nella forma
+\texttt{192.168.0.1}) al formato binario (direttamente in \textit{network
order}) e viceversa; in questo caso si usa la lettera \texttt{a} come
mnemonico per indicare la stringa. Dette funzioni sono \funcd{inet\_addr},
\funcd{inet\_aton} e \funcd{inet\_ntoa}, ed i rispettivi prototipi sono:
network order (del tipo \type{in\_addr\_t}) a partire dalla stringa passata
nell'argomento \param{strptr}. In caso di errore (quando la stringa non esprime
un indirizzo valido) restituisce invece il valore \const{INADDR\_NONE} che
-tipicamente sono trentadue bit a uno. Questo però comporta che la stringa
-\texttt{255.255.255.255}, che pure è un indirizzo valido, non può essere usata
-con questa funzione; per questo motivo essa è generalmente deprecata in favore
+tipicamente sono trentadue bit a uno. Questo però comporta che la stringa
+\texttt{255.255.255.255}, che pure è un indirizzo valido, non può essere usata
+con questa funzione; per questo motivo essa è generalmente deprecata in favore
di \func{inet\_aton}.
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
-all'indirizzo dato dall'argomento \param{dest} (è espressa in questa forma in
+\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}
dell'indirizzo (espresso in \textit{network order}) restituendo il puntatore
alla stringa che contiene l'espressione in formato dotted decimal. Si deve
tenere presente che la stringa risiede in memoria statica, per cui questa
-funzione non è rientrante.
+funzione non è \index{funzioni!rientranti} rientrante.
\subsection{Le funzioni \func{inet\_pton} e \func{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 \func{inet\_pton} e
+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 \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
-
-% \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 può essere soltanto \const{AF\_INET} o \const{AF\_INET6}. La prima
-funzione è \funcd{inet\_pton}, che serve a convertire una stringa in un
-indirizzo, il suo prototipo è:
+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
+indirizzo; il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/socket.h}
{int inet\_pton(int af, const char *src, void *addr\_ptr)}
La funzione converte la stringa indicata tramite \param{src} nel valore
numerico dell'indirizzo IP del tipo specificato da \param{af} che viene
-memorizzato all'indirizzo puntato da \param{addr\_ptr}, la funzione restituisce
-un valore positivo in caso di successo, e zero se la stringa non rappresenta
-un indirizzo valido, e negativo se \param{af} specifica una famiglia di
-indirizzi non valida.
+memorizzato all'indirizzo puntato da \param{addr\_ptr}, la funzione
+restituisce un valore positivo in caso di successo, nullo se la stringa non
+rappresenta un indirizzo valido, e negativo se \param{af} specifica una
+famiglia di indirizzi non valida.
-La seconda funzione è \funcd{inet\_ntop} che converte un indirizzo in una
-stringa; il suo prototipo è:
+La seconda funzione di conversione è \funcd{inet\_ntop} che converte un
+indirizzo in una stringa; il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/socket.h}
{char *inet\_ntop(int af, const void *addr\_ptr, char *dest, size\_t len)}
Converte l'indirizzo dalla relativa struttura in una stringa simbolica.
\begin{errlist}
\item[\errcode{ENOSPC}] le dimensioni della stringa con la conversione
dell'indirizzo eccedono la lunghezza specificata da \param{len}.
- \item[\errcode{ENOAFSUPPORT}] la famiglia di indirizzi \param{af} non è
+ \item[\errcode{ENOAFSUPPORT}] la famiglia di indirizzi \param{af} non è
una valida.
\end{errlist}}
\end{prototype}
(una struttura \struct{in\_addr} per IPv4, e una struttura \struct{in6\_addr}
per IPv6), che devono essere precedentemente allocate e passate attraverso il
puntatore \param{addr\_ptr}; l'argomento \param{dest} di \func{inet\_ntop} non
-può essere nullo e deve essere allocato precedentemente.
+può essere nullo e deve essere allocato precedentemente.
-Il formato usato per gli indirizzi in formato di presentazione è la notazione
+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.
-
-\index{socket|)}
-
-
-\section{Un esempio di applicazione}
-\label{sec:sock_appplication}
-
-Per evitare di rendere questa introduzione ai socket puramente teorica
-iniziamo con il mostrare un esempio di un client TCP elementare. Prima di
-passare agli esempi del client e del server, ritorniamo con maggiori dettagli
-su una caratteristica delle funzioni di I/O che nel caso dei socket è
-particolarmente rilevante, e che ci tornerà utile anche in seguito.
-
-
-\subsection{Il comportamento delle funzioni di I/O}
-\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 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 è comune che funzioni come \func{read} o \func{write}
-possano restituire in input o scrivere in output un numero di byte minore di
-quello richiesto. Come già accennato in \secref{sec:file_read} questo è un
-comportamento normale per l'I/O su file; con i normali file di dati il
-problema si avverte solo quando si incontra la fine del file, ma in generale
-non è così.
-
-In questo caso tutto quello che il programma chiamante deve fare è di ripetere
-la lettura (o scrittura) per la quantità di byte rimanenti (e le funzioni si
-possono bloccare se i dati non sono disponibili): è lo stesso comportamento
-che si può avere scrivendo più di \const{PIPE\_BUF} byte in una pipe (si
-riveda quanto detto in \secref{sec:ipc_pipes}).
-
-\begin{figure}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{lstlisting}{}
-#include <unistd.h>
-
-ssize_t FullRead(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 \func{FullRead}, legge \var{count} byte da un socket }
- \label{fig:sock_FullRead_code}
-\end{figure}
-
-Per questo motivo, seguendo l'esempio di W. R. Stevens in \cite{UNP1}, si sono
-definite due funzioni \func{FullRead} e \func{FullWrite} 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 byte
-specificato; il sorgente è riportato in \figref{fig:sock_FullRead_code} e
-\figref{fig:sock_FullWrite_code} ed è disponibile fra i sorgenti allegati alla
-guida nei files \file{FullRead.c} e \file{FullWrite.c}.
-
-\begin{figure}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{lstlisting}{}
-#include <unistd.h>
-
-ssize_t FullWrite(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 \func{FullWrite}, scrive \var{count} byte su un socket.}
- \label{fig:sock_FullWrite_code}
-\end{figure}
-
-Come si può notare le funzioni ripetono la lettura/scrittura in un ciclo fino
-all'esaurimento del numero di byte richiesti, in caso di errore viene
-controllato se questo è \errcode{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 ciclo.
-
-Nel caso della lettura, se il numero di byte letti è zero, significa che si è
-arrivati alla fine del file (per i socket questo significa in genere che
-l'altro capo è stato chiuso, e non è quindi più possibile leggere niente) e
-pertanto si ritorna senza aver concluso la lettura di tutti i byte richiesti.
+sez.~\ref{sec:IP_ipv6_notation} per IPv6.
+\index{socket!definizione|)}
-\subsection{Un primo esempio di client}
-\label{sec:net_cli_sample}
-Lo scopo di questo esempio è fornire un primo approccio alla programmazione di
-rete e vedere come si usano le funzioni descritte in precedenza, alcune delle
-funzioni usate nell'esempio saranno trattate in dettaglio nel capitolo
-successivo; qui ci limiteremo a introdurre la nomenclatura senza fornire
-definizioni precise e dettagli di funzionamento che saranno trattati
-estensivamente più avanti.
-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
- \begin{lstlisting}{}
-#include <sys/types.h> /* predefined types */
-#include <unistd.h> /* include unix standard library */
-#include <arpa/inet.h> /* IP addresses conversion utilities */
-#include <sys/socket.h> /* socket library */
-#include <stdio.h> /* include standard I/O library */
-
-int main(int argc, char *argv[])
-{
- int sock_fd;
- int i, nread;
- struct sockaddr_in serv_add;
- char buffer[MAXLINE];
- ...
- /* create socket */
- if ( (sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
- perror("Socket creation error");
- return -1;
- }
- /* initialize address */
- memset((void *) &serv_add, 0, sizeof(serv_add)); /* clear server address */
- serv_add.sin_family = AF_INET; /* address type is INET */
- serv_add.sin_port = htons(13); /* daytime post is 13 */
- /* build address using inet_pton */
- if ( (inet_pton(AF_INET, argv[optind], &serv_add.sin_addr)) <= 0) {
- perror("Address creation error");
- return -1;
- }
- /* extablish connection */
- if (connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&serv_add, sizeof(serv_add)) < 0) {
- perror("Connection error");
- return -1;
- }
- /* read daytime from server */
- while ( (nread = read(sock_fd, buffer, MAXLINE)) > 0) {
- buffer[nread]=0;
- if (fputs(buffer, stdout) == EOF) { /* write daytime */
- perror("fputs error");
- return -1;
- }
- }
- /* error on read */
- if (nread < 0) {
- perror("Read error");
- return -1;
- }
- /* normal exit */
- return 0;
-}
- \end{lstlisting}
- \caption{Esempio di codice di un client elementare per il servizio daytime.}
- \label{fig:net_cli_code}
-\end{figure}
-
-Il sorgente completo del programma (\file{ElemDaytimeTCPClient.c}, che
-comprende il trattamento delle opzioni e una funzione per stampare un
-messaggio di aiuto) è allegato alla guida nella sezione dei codici sorgente e
-può essere compilato su una qualunque macchina Linux.
-
-Il programma anzitutto include gli header necessari (\texttt{\small 1--5});
-dopo la dichiarazione delle variabili (\texttt{\small 9--12}) si è omessa
-tutta la parte relativa al trattamento degli argomenti passati dalla linea di
-comando (effettuata con le apposite routine illustrate in
-\capref{sec:proc_opt_handling}).
-
-Il primo passo (\texttt{\small 14--18}) è creare un \textit{socket} IPv4
-(\const{AF\_INET}), di tipo TCP \const{SOCK\_STREAM}. La funzione
-\func{socket} ritorna il descrittore che viene usato per identificare il
-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 un'apposita
-struttura \struct{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
-quest'ultima la funzione \func{htons} per convertire il formato dell'intero
-usato dal computer a quello usato nella rete), infine si utilizza la funzione
-\func{inet\_pton} per convertire l'indirizzo numerico passato dalla linea di
-comando.
-
-Usando la funzione \func{connect} sul socket creato in precedenza
-(\texttt{\small 28--32}) si provvede poi a stabilire la connessione con il
-server specificato dall'indirizzo immesso nella struttura passata come secondo
-argomento, il terzo argomento è la dimensione di detta struttura. Dato che
-esistono diversi tipi di socket, si è dovuto effettuare un cast della
-struttura inizializzata in precedenza, che è specifica per i socket IPv4. Un
-valore di ritorno negativo implica il fallimento della connessione.
-
-Completata con successo la connessione il passo successivo (\texttt{\small
- 34--40}) è leggere la data dal socket; il server invierà sempre una stringa
-di 26 caratteri della forma \verb|Wed Apr 4 00:53:00 2001\r\n|, che viene
-letta dalla funzione \func{read} e scritta su \file{stdout}.
-
-Dato il funzionamento di TCP la risposta potrà tornare in un unico pacchetto
-di 26 byte (come avverrà senz'altro nel caso in questione) ma potrebbe anche
-arrivare in 26 pacchetti di un byte. Per questo nel caso generale non si può
-mai assumere che tutti i dati arrivino con una singola lettura, pertanto
-quest'ultima deve essere effettuata in un ciclo in cui si continui a leggere
-fintanto che la funzione \func{read} non ritorni uno zero (che significa che
-l'altro capo ha chiuso la connessione) o un numero minore di zero (che
-significa un errore nella connessione).
-
-Si noti come in questo caso la fine dei dati sia specificata dal server che
-chiude la connessione; questa è una delle tecniche possibili (è quella usata
-pure dal protocollo HTTP), ma ce ne possono essere altre, ad esempio FTP marca
-la conclusione di un blocco di dati con la sequenza ASCII \verb|\r\n|
-(carriage return e line feed), mentre il DNS mette la lunghezza in testa ad
-ogni blocco che trasmette. Il punto essenziale è che TCP non provvede nessuna
-indicazione che permetta di marcare dei blocchi di dati, per cui se questo è
-necessario deve provvedere il programma stesso.
-
-\subsection{Un primo esempio di server}
-\label{sec:net_serv_sample}
-
-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 \figref{fig:net_serv_code}, il sorgente completo
-(\file{ElemDaytimeTCPServer.c}) è allegato insieme agli altri file nella
-directory \file{sources}.
-
-\begin{figure}[!htbp]
- \footnotesize
- \begin{lstlisting}{}
-#include <sys/types.h> /* predefined types */
-#include <unistd.h> /* include unix standard library */
-#include <arpa/inet.h> /* IP addresses conversion utilities */
-#include <sys/socket.h> /* socket library */
-#include <stdio.h> /* include standard I/O library */
-#include <time.h>
-#define MAXLINE 80
-#define BACKLOG 10
-int main(int argc, char *argv[])
-{
-/*
- * Variables definition
- */
- int list_fd, conn_fd;
- int i;
- struct sockaddr_in serv_add;
- char buffer[MAXLINE];
- time_t timeval;
- ...
- /* create socket */
- if ( (list_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
- perror("Socket creation error");
- exit(-1);
- }
- /* initialize address */
- memset((void *)&serv_add, 0, sizeof(serv_add)); /* clear server address */
- serv_add.sin_family = AF_INET; /* address type is INET */
- serv_add.sin_port = htons(13); /* daytime port is 13 */
- serv_add.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* connect from anywhere */
- /* bind socket */
- if (bind(list_fd, (struct sockaddr *)&serv_add, sizeof(serv_add)) < 0) {
- perror("bind error");
- exit(-1);
- }
- /* listen on socket */
- if (listen(list_fd, BACKLOG) < 0 ) {
- perror("listen error");
- exit(-1);
- }
- /* write daytime to client */
- while (1) {
- if ( (conn_fd = accept(list_fd, (struct sockaddr *) NULL, NULL)) <0 ) {
- perror("accept error");
- exit(-1);
- }
- timeval = time(NULL);
- snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%.24s\r\n", ctime(&timeval));
- if ( (write(conn_fd, buffer, strlen(buffer))) < 0 ) {
- perror("write error");
- exit(-1);
- }
- close(conn_fd);
- }
- /* normal exit */
- exit(0);
-}
- \end{lstlisting}
- \caption{Esempio di codice di un semplice server per il servizio daytime.}
- \label{fig:net_serv_code}
-\end{figure}
-Come per il client si includono gli header necessari a cui è aggiunto quello
-per trattare i tempi, e si definiscono alcune costanti e le variabili
-necessarie in seguito (\texttt{\small 1--18}), come nel caso precedente si
-sono omesse le parti relative al trattamento delle opzioni da riga di comando.
-
-La creazione del socket (\texttt{\small 22--26}) è analoga al caso precedente,
-come pure l'inizializzazione della struttura \struct{sockaddr\_in}, anche in
-questo caso si usa la porta standard del servizio daytime, ma come indirizzo
-IP si il valore predefinito \const{INET\_ANY} che corrisponde ad un indirizzo
-generico (\texttt{\small 27--31}).
-
-Si effettua poi (\texttt{\small 32--36}) la chiamata alla funzione
-\func{bind} che permette di associare la precedente struttura al socket, in
-modo che quest'ultimo possa essere usato per accettare connessioni su una
-qualunque delle interfacce di rete locali.
-
-Il passo successivo (\texttt{\small 37--41}) è mettere ``in ascolto'' il
-socket, questo viene effettuato con la funzione \func{listen} che dice al
-kernel di accettare connessioni per il socket specificato, la funzione indica
-inoltre, con il secondo parametro, il numero massimo di connessioni che il
-kernel accetterà di mettere in coda per il suddetto socket.
-
-Questa ultima chiamata completa la preparazione del socket per l'ascolto (che
-viene chiamato anche \textit{listening descriptor}) a questo punto il processo
-è mandato in sleep (\texttt{\small 44--47}) con la successiva chiamata alla
-funzione \func{accept}, fin quando non arriva e viene accettata una
-connessione da un client.
-
-Quando questo avviene \func{accept} ritorna un secondo descrittore di socket,
-che viene chiamato \textit{connected descriptor} che è quello che viene usato
-dalla successiva chiamata alla \func{write} per scrivere la risposta al
-client, una volta che si è opportunamente (\texttt{\small 48--49}) costruita
-la stringa con la data da trasmettere. Completata la trasmissione il nuovo
-socket viene chiuso (\texttt{\small 54}). Il tutto è inserito in un ciclo
-infinito (\texttt{\small 42--55}) in modo da poter ripetere l'invio della data
-ad una successiva connessione.
-
-È importante notare che questo server è estremamente elementare, infatti a
-parte il fatto di essere dipendente da IPv4, esso è in grado di servire solo
-un client alla volta, è cioè un \textsl{server iterativo}, inoltre esso è
-scritto per essere lanciato da linea di comando, se lo si volesse utilizzare
-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.
+% 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 page
%%% Local Variables:
projects / gapil.git / blobdiff