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inizio e conclude una connessione e faremo inoltre un breve accenno al
significato di alcuni dei vari \textsl{stati} ad essa associati.
+
\subsection{La creazione della connessione: il \textit{three way handshake}}
\label{sec:TCP_conn_cre}
+\index{\textit{three~way~handshake}|(}
Il processo che porta a creare una connessione TCP è chiamato \textit{three
way handshake}; la successione tipica degli eventi (e dei
\textsl{segmenti}\footnote{Si ricordi che il segmento è l'unità elementare di
SYN consuma un byte, nel \textit{three way handshake} il numero di acknowledge
è sempre pari al numero di sequenza iniziale incrementato di uno; lo stesso
varrà anche (vedi fig.~\ref{fig:TCP_close}) per l'acknowledgement di un FIN.
+\index{\textit{three~way~handshake}|)}
+
\subsection{Le opzioni TCP.}
\label{sec:TCP_TCP_opt}
\const{INADDR\_ANY}, anche se, essendo questo nullo, il riordinamento è
inutile. Si tenga presente comunque che tutte le costanti \val{INADDR\_}
(riportate in tab.~\ref{tab:TCP_ipv4_addr}) sono definite secondo
-l'\textit{endianess} della macchina, ed anche se esse possono essere
-invarianti rispetto all'ordinamento dei bit, è comunque buona norma usare
-sempre la funzione \func{htonl}.
+l'\textit{endianess}\index{\textit{endianess}} della macchina, ed anche se
+esse possono essere invarianti rispetto all'ordinamento dei bit, è comunque
+buona norma usare sempre la funzione \func{htonl}.
\begin{table}[htb]
\centering
limiterà ad impostare l'indirizzo dal quale e verso il quale saranno inviati
e ricevuti i pacchetti, mentre per socket di tipo \texttt{SOCK\_STREAM} o
\texttt{SOCK\_SEQPACKET}, essa attiverà la procedura di avvio (nel caso del
- TCP il \textit{three-way-handsjake}) della connessione.} il prototipo della
-funzione è il seguente:
+ TCP il \index{\textit{three~way~handshake}}\textit{three way handshake})
+ della connessione.} il prototipo della funzione è il seguente:
\begin{prototype}{sys/socket.h}
{int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen\_t
addrlen)}
nell'esempio sez.~\ref{sec:TCP_daytime_client}, usando le funzioni illustrate
in sez.~\ref{sec:sock_addr_func}.
-Nel caso di socket TCP la funzione \func{connect} avvia il \textit{three way
- handshake}, e ritorna solo quando la connessione è stabilita o si è
-verificato un errore. Le possibili cause di errore sono molteplici (ed i
-relativi codici riportati sopra), quelle che però dipendono dalla situazione
-della rete e non da errori o problemi nella chiamata della funzione sono le
-seguenti:
+Nel caso di socket TCP la funzione \func{connect} avvia il
+\index{\textit{three~way~handshake}}\textit{three way handshake}, e ritorna
+solo quando la connessione è stabilita o si è verificato un errore. Le
+possibili cause di errore sono molteplici (ed i relativi codici riportati
+sopra), quelle che però dipendono dalla situazione della rete e non da errori
+o problemi nella chiamata della funzione sono le seguenti:
\begin{enumerate}
\item Il client non riceve risposta al SYN: l'errore restituito è
\errcode{ETIMEDOUT}. Stevens riporta che BSD invia un primo SYN alla chiamata
\begin{enumerate}
\item La coda delle connessioni incomplete (\textit{incomplete connection
queue} che contiene un riferimento per ciascun socket per il quale è
- arrivato un SYN ma il \textit{three way handshake} non si è ancora concluso.
- Questi socket sono tutti nello stato \texttt{SYN\_RECV}.
+ arrivato un SYN ma il \index{\textit{three~way~handshake}}\textit{three way
+ handshake} non si è ancora concluso. Questi socket sono tutti nello stato
+ \texttt{SYN\_RECV}.
\item La coda delle connessioni complete (\textit{complete connection queue}
- che contiene un ingresso per ciascun socket per il quale il three way
- handshake è stato completato ma ancora \func{accept} non è ritornata.
+ che contiene un ingresso per ciascun socket per il quale il \textit{three
+ way handshake} è stato completato ma ancora \func{accept} non è ritornata.
Questi socket sono tutti nello stato \texttt{ESTABLISHED}.
\end{enumerate}
quando arriva un SYN da un client il server crea una nuova voce nella coda
delle connessioni incomplete, e poi risponde con il SYN$+$ACK. La voce resterà
nella coda delle connessioni incomplete fino al ricevimento dell'ACK dal
-client o fino ad un timeout. Nel caso di completamento del three way handshake
-la voce viene spostata nella coda delle connessioni complete. Quando il
-processo chiama la funzione \func{accept} (vedi sez.~\ref{sec:TCP_func_accept})
-la prima voce nella coda delle connessioni complete è passata al programma, o,
-se la coda è vuota, il processo viene posto in attesa e risvegliato all'arrivo
-della prima connessione completa.
+client o fino ad un timeout. Nel caso di completamento del
+\index{\textit{three~way~handshake}}\textit{three way handshake} la voce viene
+spostata nella coda delle connessioni complete. Quando il processo chiama la
+funzione \func{accept} (vedi sez.~\ref{sec:TCP_func_accept}) la prima voce
+nella coda delle connessioni complete è passata al programma, o, se la coda è
+vuota, il processo viene posto in attesa e risvegliato all'arrivo della prima
+connessione completa.
\begin{figure}[htb]
\centering
server è occupato fra chiamate successive alla \func{accept} (per cui la coda
più occupata sarebbe quella delle connessioni completate), ma piuttosto quello
di gestire la presenza di un gran numero di SYN in attesa di concludere il
-three way handshake.
+\textit{three way handshake}\index{\textit{three~way~handshake}}.
Infine va messo in evidenza che, nel caso di socket TCP, quando un SYN arriva
con tutte le code piene, il pacchetto deve essere ignorato. Questo perché la
connessione non avesse chiuso la sua parte). Il kernel invierà comunque tutti
i dati che ha in coda prima di iniziare la sequenza di chiusura.
-Vedremo più avanti in sez.~\ref{sec:TCP_so_linger} come è possibile cambiare
-questo comportamento, e cosa deve essere fatto perché il processo possa
-assicurarsi che l'altro capo abbia ricevuto tutti i dati.
+Vedremo più avanti in sez.~\ref{sec:sock_generic_options} come sia possibile
+cambiare questo comportamento, e cosa può essere fatto perché il processo
+possa assicurarsi che l'altro capo abbia ricevuto tutti i dati.
Come per tutti i file descriptor anche per i socket viene mantenuto un numero
di riferimenti, per cui se più di un processo ha lo stesso socket aperto
interfaccia locale.
A questo punto si può lanciare il client, esso chiamerà \func{socket} e
-\func{connect}; una volta completato il three way handshake la connessione è
-stabilita; la \func{connect} ritornerà nel client\footnote{si noti che è
- sempre la \func{connect} del client a ritornare per prima, in quanto
- questo avviene alla ricezione del secondo segmento (l'ACK del server) del
- three way handshake, la \func{accept} del server ritorna solo dopo
- un altro mezzo RTT quando il terzo segmento (l'ACK del client) viene
- ricevuto.} e la \func{accept} nel server, ed usando di nuovo
-\cmd{netstat} otterremmo che:
+\func{connect}; una volta completato il \textit{three way handshake} la
+connessione è stabilita; la \func{connect} ritornerà nel client\footnote{si
+ noti che è sempre la \func{connect} del client a ritornare per prima, in
+ quanto questo avviene alla ricezione del secondo segmento (l'ACK del server)
+ del \textit{three way handshake}, la \func{accept} del server ritorna solo
+ dopo un altro mezzo RTT quando il terzo segmento (l'ACK del client) viene
+ ricevuto.} e la \func{accept} nel server, ed usando di nuovo \cmd{netstat}
+otterremmo che:
\begin{verbatim}
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
interrotta dall'arrivo di \const{SIGCHLD}, è quella ad \func{accept}, che è
l'unica funzione che può mettere il processo padre in stato di sleep nel
periodo in cui un figlio può terminare; si noti infatti come le altre
-\index{system call lente} \textit{slow system call}\footnote{si ricordi la
+\index{system~call~lente} \textit{slow system call}\footnote{si ricordi la
distinzione fatta in sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}.} o sono chiamate prima di
entrare nel ciclo principale, quando ancora non esistono processi figli, o
sono chiamate dai figli stessi e non risentono di \const{SIGCHLD}.
Benché questo non sia un fatto comune, un evento simile può essere osservato
con dei server molto occupati. In tal caso, con una struttura del server
simile a quella del nostro esempio, in cui la gestione delle singole
-connessioni è demandata a processi figli, può accadere che il three way
-handshake venga completato e la relativa connessione abortita subito dopo,
-prima che il padre, per via del carico della macchina, abbia fatto in tempo ad
-eseguire la chiamata ad \func{accept}. Di nuovo si ha una situazione analoga
-a quella illustrata in fig.~\ref{fig:TCP_early_abort}, in cui la connessione
-viene stabilita, ma subito dopo si ha una condizione di errore che la chiude
-prima che essa sia stata accettata dal programma.
+connessioni è demandata a processi figli, può accadere che il \textit{three
+ way handshake}\index{\textit{three~way~handshake}} venga completato e la
+relativa connessione abortita subito dopo, prima che il padre, per via del
+carico della macchina, abbia fatto in tempo ad eseguire la chiamata ad
+\func{accept}. Di nuovo si ha una situazione analoga a quella illustrata in
+fig.~\ref{fig:TCP_early_abort}, in cui la connessione viene stabilita, ma
+subito dopo si ha una condizione di errore che la chiude prima che essa sia
+stata accettata dal programma.
Questo significa che, oltre alla interruzione da parte di un segnale, che
abbiamo trattato in sez.~\ref{sec:TCP_child_hand} nel caso particolare di
\end{verbatim}
Le prime tre righe vengono prodotte al momento in cui lanciamo il nostro
-client, e corrispondono ai tre pacchetti del three way handshake. L'output del
-comando riporta anche i numeri di sequenza iniziali, mentre la lettera
-\texttt{S} indica che per quel pacchetto si aveva il SYN flag attivo. Si noti
+client, e corrispondono ai tre pacchetti del
+\index{\textit{three~way~handshake}}\textit{three way handshake}. L'output
+del comando riporta anche i numeri di sequenza iniziali, mentre la lettera
+\texttt{S} indica che per quel pacchetto si aveva il SYN flag attivo. Si noti
come a partire dal secondo pacchetto sia sempre attivo il campo \texttt{ack},
seguito dal numero di sequenza per il quale si da il ricevuto; quest'ultimo, a
partire dal terzo pacchetto, viene espresso in forma relativa per maggiore
compattezza. Il campo \texttt{win} in ogni riga indica la \textit{advertising
- window} di cui parlavamo in sez.~\ref{sec:TCP_TCP_opt}. Allora si può
+ window} di cui parlavamo in sez.~\ref{sec:TCP_TCP_opt}. Allora si può
verificare dall'output del comando come venga appunto realizzata la sequenza
di pacchetti descritta in sez.~\ref{sec:TCP_conn_cre}: prima viene inviato dal
client un primo pacchetto con il SYN che inizia la connessione, a cui il
porta un SYN, cui il client risponde con un il terzo pacchetto di ricevuto.
Ritorniamo allora alla nostra sessione con il servizio echo: dopo le tre righe
-del three way handshake non avremo nulla fin tanto che non scriveremo una
-prima riga sul client; al momento in cui facciamo questo si genera una
-sequenza di altri quattro pacchetti. Il primo, dal client al server,
-contraddistinto da una lettera \texttt{P} che significa che il flag PSH è
-impostato, contiene la nostra riga (che è appunto di 11 caratteri), e ad esso
-il server risponde immediatamente con un pacchetto vuoto di ricevuto. Poi
-tocca al server riscrivere indietro quanto gli è stato inviato, per cui sarà
-lui a mandare indietro un terzo pacchetto con lo stesso contenuto appena
-ricevuto, e a sua volta riceverà dal client un ACK nel quarto pacchetto.
-Questo causerà la ricezione dell'eco nel client che lo stamperà a video.
+del \textit{three way handshake}\index{\textit{three~way~handshake}} non
+avremo nulla fin tanto che non scriveremo una prima riga sul client; al
+momento in cui facciamo questo si genera una sequenza di altri quattro
+pacchetti. Il primo, dal client al server, contraddistinto da una lettera
+\texttt{P} che significa che il flag PSH è impostato, contiene la nostra riga
+(che è appunto di 11 caratteri), e ad esso il server risponde immediatamente
+con un pacchetto vuoto di ricevuto. Poi tocca al server riscrivere indietro
+quanto gli è stato inviato, per cui sarà lui a mandare indietro un terzo
+pacchetto con lo stesso contenuto appena ricevuto, e a sua volta riceverà dal
+client un ACK nel quarto pacchetto. Questo causerà la ricezione dell'eco nel
+client che lo stamperà a video.
A questo punto noi procediamo ad interrompere l'esecuzione del server con un
\texttt{C-c} (cioè con l'invio di \const{SIGTERM}): nel momento in cui
Il risultato finale qui dipende dall'implementazione dello stack TCP, e nel
caso di Linux anche dall'impostazione di alcuni dei parametri di sistema che
si trovano in \file{/proc/sys/net/ipv4}, che ne controllano il comportamento:
-in questo caso in particolare da \file{tcp\_retries2}. Questo parametro
-infatti specifica il numero di volte che deve essere ritentata la
-ritrasmissione di un pacchetto nel mezzo di una connessione prima di riportare
-un errore di timeout. Il valore preimpostato è pari a 15, il che
-comporterebbe 15 tentativi di ritrasmissione, ma nel nostro caso le cose sono
-andate diversamente, dato che le ritrasmissioni registrate da \cmd{tcpdump}
-sono solo 8; inoltre l'errore riportato all'uscita del client non è stato
-\errcode{ETIMEDOUT}, come dovrebbe essere in questo caso, ma
-\errcode{EHOSTUNREACH}.
+in questo caso in particolare da \file{tcp\_retries2} (vedi
+sez.~\ref{sec:sock_sysctl}). Questo parametro infatti specifica il numero di
+volte che deve essere ritentata la ritrasmissione di un pacchetto nel mezzo di
+una connessione prima di riportare un errore di timeout. Il valore
+preimpostato è pari a 15, il che comporterebbe 15 tentativi di ritrasmissione,
+ma nel nostro caso le cose sono andate diversamente, dato che le
+ritrasmissioni registrate da \cmd{tcpdump} sono solo 8; inoltre l'errore
+riportato all'uscita del client non è stato \errcode{ETIMEDOUT}, come dovrebbe
+essere in questo caso, ma \errcode{EHOSTUNREACH}.
Per capire l'accaduto continuiamo ad analizzare l'output di \cmd{tcpdump}:
esso ci mostra che a un certo punto i tentativi di ritrasmissione del
si vuole che il client sia in grado di accorgersi del crollo del server anche
quando non sta effettuando uno scambio di dati, è possibile usare una
impostazione speciale del socket (ci torneremo in
-sez.~\ref{sec:TCP_sock_options}) che provvede all'esecuzione di questo
+sez.~\ref{sec:sock_generic_options}) che provvede all'esecuzione di questo
controllo.
\section{L'uso dell'I/O multiplexing}
sufficiente a superare il valore di una \textsl{soglia di basso livello} (il
cosiddetto \textit{low watermark}). Questo valore è espresso in numero di
byte e può essere impostato con l'opzione del socket \const{SO\_RCVLOWAT}
- (tratteremo le opzioni dei socket in sez.~\ref{sec:TCP_sock_options}); il
- suo valore di default è 1 per i socket TCP e UDP. In questo caso una
+ (tratteremo l'uso di questa opzione in sez.~\ref{sec:sock_generic_options});
+ il suo valore di default è 1 per i socket TCP e UDP. In questo caso una
operazione di lettura avrà successo e leggerà un numero di byte maggiore di
zero.
\item il lato in lettura della connessione è stato chiuso; si è cioè ricevuto
\item c'è stato un errore sul socket. In questo caso una operazione di lettura
non si bloccherà ma restituirà una condizione di errore (ad esempio
\func{read} restituirà -1) e imposterà la variabile \var{errno} al relativo
- valore. Vedremo in sez.~\ref{sec:TCP_sock_options} come sia possibile
+ valore. Vedremo in sez.~\ref{sec:sock_generic_options} come sia possibile
estrarre e cancellare errori pendenti su un socket usando l'opzione
\const{SO\_ERROR}.
\item quando si sta utilizzando un \textit{listening socket} ed ci sono delle
valore della \textsl{soglia di basso livello} in scrittura ed inoltre o il
socket è già connesso o non necessita (ad esempio è UDP) di connessione. Il
valore della soglia è espresso in numero di byte e può essere impostato con
- l'opzione del socket \const{SO\_SNDLOWAT}; il suo valore di default è 2048
- per i socket TCP e UDP. In questo caso una operazione di scrittura non si
+ l'opzione del socket \const{SO\_SNDLOWAT} (trattata in
+ sez.~\ref{sec:sock_generic_options}); il suo valore di default è 2048 per i
+ socket TCP e UDP. In questo caso una operazione di scrittura non si
bloccherà e restituirà un valore positivo pari al numero di byte accettati
dal livello di trasporto.
\item il lato in scrittura della connessione è stato chiuso. In questo caso
\item c'è stato un errore sul socket. In questo caso una operazione di
scrittura non si bloccherà ma restituirà una condizione di errore ed
imposterà opportunamente la variabile \var{errno}. Vedremo in
- sez.~\ref{sec:TCP_sock_options} come sia possibile estrarre e cancellare
+ sez.~\ref{sec:sock_generic_options} come sia possibile estrarre e cancellare
errori pendenti su un socket usando l'opzione \const{SO\_ERROR}.
\end{itemize*}
suppone che il programma server non venga terminato correttamente, ma si
blocchi tutto senza la possibilità di avere l'emissione di un segmento FIN che
segnala la terminazione della connessione. Di nuovo fintanto che la
-connessione non si riattiva )con il riavvio della macchina del server) il
+connessione non si riattiva (con il riavvio della macchina del server) il
client non è in grado di fare altro che accettare dell'input e tentare di
inviarlo. La differenza in questo caso è che non appena la connessione
ridiventa attiva i dati verranno sì trasmessi, ma essendo state perse tutte le
della nostra funzione \func{ClientEcho}, in grado di gestire correttamente
l'intero flusso di dati fra client e server. Il codice completo del client,
comprendente la gestione delle opzioni a riga di comando e le istruzioni per
-la creazione della connessione, si trova nel file \texttt{TCP\_echo.c},
-distribuito coi sorgenti allegati alla guida.
+la creazione della connessione, si trova nel file
+\texttt{TCP\_echo\_fourth.c}, distribuito coi sorgenti allegati alla guida.
La nuova versione è molto simile alla precedente di
fig.~\ref{fig:TCP_ClientEcho_third}; la prima differenza è l'introduzione
il traffico nella suddivisione fra dati normali e prioritari. In generale
pertanto:
\begin{itemize}
-\item i dati trasmessi su un socket vengono considerati traffico normale,
- pertanto vengono rilevati da una selezione con \const{POLLIN} o
- \const{POLLRDNORM}.
+\item i dati inviati su un socket vengono considerati traffico normale,
+ pertanto vengono rilevati alla loro ricezione sull'altro capo da una
+ selezione effettuata con \const{POLLIN} o \const{POLLRDNORM};
\item i dati \textit{out-of-band} su un socket TCP vengono considerati
traffico prioritario e vengono rilevati da una condizione \const{POLLIN},
\const{POLLPRI} o \const{POLLRDBAND}.
viene considerato traffico normale, pertanto viene rilevato da una
condizione \const{POLLIN} o \const{POLLRDNORM}, ma una conseguente chiamata
a \func{read} restituirà 0.
+\item la disponibilità di spazio sul socket per la scrittura di dati viene
+ segnalata con una condizione \const{POLLOUT}.
+\item quando uno dei due capi del socket chiude un suo lato della connessione
+ con \func{shutdown} si riceve una condizione di \const{POLLHUP}.
\item la presenza di un errore sul socket (sia dovuta ad un segmento RST che a
timeout) viene considerata traffico normale, ma viene segnalata anche dalla
condizione \const{POLLERR}.
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