Comunicación
Entre Procesos Usando Sockets
Veremos: Generalidades, Funciones usadas por el lado Servidor y
Funciones usadas por el lado Cliente.
Generalidades
Host Name (nombre de la máquina)
Nombre del host v/s dirección
(mateo.elo.utfsm.cl v/s 200.1.17.4)
Obtención del nombre del host
int gethostname(char *name, int len);
Esta función pone el nombre del host local en
el arreglo name, el cual es de largo len.
Retorna 0 en caso de éxito y -1 en falla.
Dirección del Host (dirección de la
máquina)
Dirección única en la
Internet y de 32 bits. Otros nombres: dirección de red,
dirección Internet.
Usamos notación punto para referirnos a ellas.
i.e. 123.45.67.89 a cambio de 0x7B2D4359
Cada dirección de red tiene dos partes: un
número de red y uno de host.
El número de host puede ser dividido en
número de subred y número de host. La dirección de
red es usada por los routers para el enrutamiento de los paquetes en la
red.
Clase B y C no resultaron adecuadas para los
tamaños típicos de las organizaciones. Clase C (254
máquinas) no logra satisfacer las necesidades de muchas empresas
medianas, y Clase B resulta muy grande para éstas (65.534
máquinas).
Las normas aprobadas para modificar la
definición del espacio de direcciones se conocen bajo el nombre
de Classless Inter-Domain Routing (CIDR) (Enrutamiento entre dominios
sin usar clases), y las normas que lo describen son: RFC 1467, RFC 1518, y
RFC 1519.
Para hacer un mejor uso de las direcciones dentro de cada clase
es posible definir subredes. Es decir, una clase se divide en
varias subclases. Por ejemplo la red ELO tiene:
Clase C: 200.1.17.0 y la divide en dos subredes de 128 direcciones cada
una.
Clase C: 200.1.28.0 de esta clase sólo tiene disponibles las
subredes 200.1.28.0/26 y 200.1.28.128/26
Por otra parte la posibilidad de crear subredes aumenta en forma
considerable la cantidad de entradas en las tablas de ruteo de los
routers. Por ello se defines las super-redes. La idea es
compactar
a sólo una entrada en la tabla de ruta a todas las redes o
subredes adyacentes que deban ser ruteadas hacia un mismo destino.
Caso red
Electrónica años atrás.
Transformación entre nombre y
dirección de máquina
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <netinet./in.h>
struct hostent * gethostent (void)
struct hostent * gethostbyname(const char *name);
struct hostent * gethostbyaddr(const char * addr, int
len, int type);
int sethostent(int stayopen);
int endhostent(void);
Estas funciones buscan los nombres de máquinas y
sus direcciones en bases de datos que dependen de la
configuración del sistema.
sethostent() y endhostent() permiten abrir
y cerrar la base de datos.
gethostent() lee la próxima entrada en la
base de datos.
gethostbyname busca la entrada con el nombre de
máquina dado.
gethostbyaddr busca la entrada con la
dirección de máquina dada.
Estas funciones retornan un puntero a la estructura con
la información sobre la máquina. Si no está
retornan un NULL.
struct hostent {
char *h_name; /*
nombre oficial */
char **h_aliases; /*
aliases */
int h_addrtype;
int h_length;
char **h_addr_list;
}
Servicios y Números de Puertas
Los servicios ofrecidos (ftp,
telnet, email, etc) por una máquina son diferenciados por un
número de puerta. El número de puerta es un entero sin
signo de 16 bits.
Los servicios de una máquina
están listados en el archivo /etc/services (en mi computador con Ubuntu tengo este
/etc/services). Este archivo puede ser leído con llamados al
sistema que simplifican su acceso. Ej:
struct servent * get servbyport(int port, char *proto);
Orden de los Bytes en la Red
Intel (80x86, Pentium y otros) y
Digital Equipment Corporation (DEC) son little-endian. Motorola y Sun
SPARC son big-endian (byte más significativo en la
dirección menor de memoria). Solución: se definió
un orden de bytes de red (= big-endian). Así se asegura que el
tráfico puede ser leído en ambas arquitecturas.
Funciones para hacer las conversiones:
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
u_long htonl (u_long hostlong);
u_short htons(u_short hostshort);
u_long ntohl(u_long netlong);
u_long ntohs(u_short netshort);
Ver páginas man en plataforma específica. Por ejemplo en aragorn año 2008, se tiene:
#include <netinet/in.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
gethostby* retornan enteros con orden de red.
¿Cómo tratar string?
¿Cómo tratar números en punto
flotante?
Protocolos
Relevantes en Internet
(Las imágenes de esta sección
fueron tomadas de: TCP/IP Illustrated, Volume 1. W. Richard Stevens)
Creación de
Sockets
El socket es la abstracción
usada para definir un punto de comunicación.
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int socket (int domain, int type, int protocol);
domain especifica la familia de direcciones en
que se debe interpretar la dirección del socket. Puede ser:
AF_UNIX , en cuyo caso la dirección es un pathname; o AF_INET ,
en caso de una dirección Internet IPv4, Usar AP_INET6 para IPv6. Ver más en man socket.
type puede ser SOCK_STREAM, lo cual
especifica
una conexión de circuito virtual. Es bidireccional y
contínuo. En la Internet éste implica TCP. Otra
opción es SOCK_DGRAM, lo cual especifica envío de
paquetes
discretos. En la Internet éste corresponde a UDP. Otras opciones son:
SOCK_RAW para acceso a un protocolo "crudo", por ejemplo directo a IP ,
SOCK_RDM provee servicio garantizado pero sin comprometer orden.
protocolo es el número del protocolo
específico a utilizar de tipo señalado. Normalmente sólo un
protocolo es soportado de un tipo dado dentro de una familia de
protocolos. Lo mejor es
dejarlo en cero y el sistema resuelve el valor que corresponde aese
protocolo según el valor dado en type.
La función retorna un descriptor de socket.
Éste es similar a un descriptor de archivo.
Funciones del lado del
Servidor
El servidor debe asociar el socket con una puerta y
dirección para que los clientes puedan acceder a él. Esto
se logra con la función bind.
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind (int s, const sockaddr * name, int
addrlen);
s es el socket ya creado,
addrlen es el largo de la estructura name, y
name es del tipo sockaddr_in
struct socketaddr_in {
short
sin_family; /* AF_INET */
u_short
sin_port; /* puerta de servicio */
struct
in_addr sin_addr; /*
dirección asociada a la puerta */
}
Las máquinas pueden tener más de una
tarjeta de red; i.e. más de una dirección Internet, por
ello se debe especificar la dirección sin_addr. Si queremos
atender requerimientos entrando por cualquier interfaz, se puede usar
INADDR_ANY como dirección asociada a la puerta.
Esperando por Conexiones
Sólo es requerido cuando el servicio es
orientado al stream (TCP).
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int listen (int s, int backlog);
Esta función comunica al sistema operativo que
el socket está listo para recibir conexiones. backlog especifica
el máximo número de requerimientos de conexión que
pueden estar pendientes en cada momento (<= 5). Si hay muchos
tratando de conectarse, el cliente recibe un mensaje "connection
refused".
Aceptación de
Conexiones
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int accept (int s, struct sockaddr *name, int
*addrlen);
Esta función retorna un nuevo descriptor
de socket que el servidor usa para comunicarse con el cliente que fue
aceptado. El OS almacena la información del cliente en name y el
largo de la estructura en addrlen; es decir son valores de salida.
Funciones Usadas por el
lado Cliente
Conexión con el
servidor
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int connect (int s, struct socketaddr *name,
int addrlen);
Esta función conecta el socket s con el
servidor corriendo en la máquina y puerta especificada en name.
Esta fucnión puede ser usada en conexiones
datagramas o de circuito virtual. En el primer caso esta función
deja claro que los próximos datagramas están dirigidos al
destido donde se hace la conexión. De otra forma la
dirección destino debe ser especificada en cada llamado de
envío de datagrama.
Funciones para
Transferencia de Datos
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int recv (int s, char * buf, int len, int
flags);
int send (int s, const char * buf, int len,
int flags);
Son idénticas a read and write, sólo que
ellas tienen un cuarto argumento para especificar como enviar o recibir
los datos.
Cuando se usa conexión datagrama, el servidor
no llama a las funciones listen y accept, y el cliente
generalemnet no llama a la función connect. En estos casos se
usan las funciones:
int recvfrom(int s, char * buf, int
len, int flags, struct sockaddr *from, int fromlen);
int sendto(int s, const char *buf, int len,
int flags, struct sockaddr *to, int tolen);
Destrucción o
Cierre del Canal de Comunicación
Es posible usar la función close(). Ésta
se bloquea hasta que todos los datos sean enviados. Alternativamente se
puede usar:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int shutdown(int s, int how);
how = 0 se cierra para lectura, se puede seguir
enviando.
how = 1 se cierra para escritura, se puede seguir
recibiendo. Datos siendo enviados por el sistema operativo pueden ser
descartados.
how = 2 equivale a shutdown(0); shutdown(1);
Ejemplos:
TCP: Servidor
Cliente
UDP: Servidor
Cliente
