Сокеты. Лекция 10 Сокеты. Сокеты Системные вызовы и библиотеки Unix svr4

Название	Сокеты Системные вызовы и библиотеки Unix svr4
Анкор	Сокеты
Дата	08.12.2022
Размер	78.31 Kb.
Формат файла
Имя файла	Лекция 10 Сокеты.pptx
Тип	Документы #834469

Сокеты
Системные вызовы и библиотеки Unix SVR4
Иртегов Д.В.
ФФ/ФИТ НГУ
Цели раздела

По окончании этого раздела вы изучите

Что такое сокет

Сокет – файловый дескриптор (псевдоустройство) специального типа
Сокеты могут использоваться для связи между процессами, как находящимися на одной машине, так и на разных (по сети)
Сокеты предоставляют более удобный протокол установления соединения, чем именованные трубы
Потоковые сокеты похожи на трубы и передают поток байтов
Пакетные (датаграммные) сокеты передают пакеты (датаграммы)

socket(3SOCKET)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
#include
#include
int socket(int domain, int type, int protocol);
ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ
-1 – ошибка
>=0 – файловый дескриптор сокета
Domain и type
Domain:
AF_UNIX UNIX system internal protocols
AF_INET Internet Protocol Version 4 (IPv4)
AF_INET6 Internet Protocol Version 6 (IPv6)
Type:
SOCK_STREAM
SOCK_DGRAM
Protocol должен соответствовать паре Domain/Type,
0 – выбирать подходящий автоматически
Что можно делать с сокетом

bind(3SOCKET) - привязать сокет к адресу
Потоковые сокеты

bind(3SOCKET)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
#include
#include
int bind(int s, const struct sockaddr *name,
int namelen);
struct sockaddr (socket.h(3HEAD))
un.h(3HEAD)
#include
struct sockaddr_un { /* AF_UNIX */
sa_family_t sun_family; /* address family */
char sun_path[108]; /* socket pathname */ };
in.h(3HEAD)
#include
Struct sockaddr_in { /* AF_INET */
sa_family_t sin_family;
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8]; };
Unix domain bind: пример
struct sockaddr_un addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sun_family = AF_UNIX; strncpy(addr.sun_path, "socket", sizeof(addr.sun_path)-1);
bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
$ ls -l
srwxr-xr-x 1 fat teacher 0 2019-10-02 17:11 socket
Более полный пример

https://github.com/troydhanson/network/tree/master/unixdomain/01.basic (там еще есть забавные примеры)
Сервер:

Listen(3SOCKET)
#include
#include
int listen(int s, int backlog);

Регистрирует серверный сокет
Сокет должен быть предварительно привязан
Больше ничего не происходит (не блокируется)

Accept(3SOCKET)
#include
#include
int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

Блокируется в ожидании входящего соединения
Addr – это адрес клиента, установившего соединение
Может вызываться многократно
Возвращает новый сокет, который можно использовать для передачи данных

Connect(3SOCKET)
#include
#include
int connect(int s, const struct sockaddr *name, int namelen);

Устанавливает соединение с заданным сервером
Возвращает успех/неуспех
При успехе, s можно использовать для передачи данных

Еще про Unix domain sockets

Только SOCK_STREAM
Право на присоединение регулируется правами доступа к файлу
После завершения сервера, файл сокета сам не удаляется
Это может помешать повторному bind(3SOCKET)
Используйте unlink(2)

Сокеты TCP

AF_INET или AF_INET6
SOCK_STREAM
Сервер идентифицируется адресом IP (v4 или v6) и портом
Номер порта – 16-битное целое
У многих протоколов есть стандартный номер порта

Сетевой уровень IPv4

В первом приближении, по одному адресу на каждый сетевой интерфейс
32-битный адрес
Обычно записывается в дот-нотации

Сети IPv4 (продолжение)

Специальные диапазоны адресов

привязки сервера к любому из адресов хоста

Полезные инструменты

ifconfig(1M) – посмотреть адреса вашей машины
На некоторых современных линуксах ее нет, используйте ip addr show
netstat(1) – установленные соединения (TCP и Unix)

inet(3SOCKET)
cc [ flag... ] file... -lsocket -lnsl [ library... ]
#include
#include
#include
#include
const char *inet_ntop(int af, const void *addr, char *cp,
size_t size);
int inet_pton(int af, const char *cp, void *addr);
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *addr);
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
Gethostbyname(3NSL)
cc [ flag... ] file... -lnsl [ library... ]
#include
struct hostent *gethostbyname(const char *name);

Использует DNS или /etc/hosts для поиска IP адреса по имени
Может вернуть несколько адресов для одного имени

Setsockopt(3SOCKET)
cc [ flag ... ] file ... -lsocket -lnsl [ library ... ]
#include
#include
int getsockopt(int s, int level, int optname,
void *optval, int *optlen);
int setsockopt(int s, int level, int optname, const void *optval, int optlen);
Setsockopt optname
SO_REUSEADDR enable/disable address reuse
SO_KEEPALIVE enable/disable keep alive
SO_LINGER linger on close if data is present
SO_BROADCAST enable/disable permission
to transmit broadcast messages
SO_SNDBUF set buffer size for output
SO_RCVBUF set buffer size for input

Чтение разрушающее, lseek/mmap недоступны
Читают только то, что есть в буфере (обычно меньше, чем вы попросили)
Есть управление потоком (если вы пишете быстрее чем читают, запись блокируется)
Запись в закрытый сокет – SIGPIPE
Чтение из закрытого сокета – конец файла
Сокет TCP может выдать ошибку таймаута (не получено подтверждение) из-за сбоя сети
Можно наследовать при fork(2) и использовать с select/poll

Дополнительно: сокеты UDP

AF_INET или AF_INET6
SOCK_DGRAM
Каждый пакет идентифицируется адресами IP (v4 или v6) и портами отправителя и получателя

Особенности сокетов UDP

Для указания номера порта, обязательно надо сделать bind(3SOCKET)
Устанавливать соединение не обязательно, для отправки пакетов по указанному адресу можно использовать sendto(3SOCKET)
connect(3SOCKET) никакого соединения на самом деле не устанавливает, просто указывает исходящий адрес для write(2)/send(3SOCKET)
Получать пакеты можно без listen/accept, просто использовать read(2)/recv(3SOCKET) или recvfrom(3SOCKET)
Можно использовать один сокет для отправки и получения (при этом номера исходящих и входящих портов будут совпадать)

Еще про UDP

Пакеты всегда получаются целиком (один read/recv– один пакет)
Если пакет не влезает в буфер, он обрезается
Максимальный размер пакета – 64к
Пакеты могут теряться или приходить не в том порядке, в каком отправлялись