Curso de programación en C moderno

Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Curso de programación en C moderno
(II Edición)
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
Neira Ayuso, Pablo
Falgueras García, Carlos
Tema 15
Sockets
Índice
Portada
1 Un poco de redes
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
2 Conexión TCP
3 UDP
4 Sockets
5 Byte order
Direcciones y
cadenas
6 Estructuras para direcciones
Estructura
clienteservidor
7 Direcciones y cadenas
Código
8 Estructura cliente-servidor
9 Código
Un poco de redes
Portada
redes
Conexión
TCP
• IP: Dirección de cada máquina. Por ejemplo: 192.168.0.1
UDP
• TCP: Protocolo con conexión. Garantiza la llegada de los
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
paquetes en orden
• UDP: Protocolo sin conexión. No garantiza ni la llegada,
ni el orden de los paquetes; pero si llegan, llegan sin errores
• Puerto: Proceso/servicio/cliente de cada máquina
Conexión TCP
Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
Apretón de manos en tres pasos
(3-way handshake)
UDP
Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
Sin conexión
Sockets
Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
• Un socket es una manera de hablar con otros procesos a
través de descriptores de ficheros Unix
• Estos programas no tienen por qué estar en la misma
máquina. La comunicación a través de internet se hace de
forma transparente
• Puedes enviar y recibir cualquier información de otro
proceso en otra máquina, en la otra punta del mundo, tan
solo escribiendo y leyendo de un fichero
“En Unix todo es un fichero”
Byte order
Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
“There really is no easy way to say this, so I’ll just blurt it out:
your computer might have been storing bytes in reverse order
behind your back. I know! No one wanted to have to tell you.”
— Beej Jorgensen Guide to Network Programming
• No todas las máquinas almacenan la información en
memoria en el mismo orden
• La comunicación entre máquinas con distinto endianess es
un problema
• El programador tiene que ser consciente de esto al enviar y
recibir información de una máquina remota
• Las siguientes funciones nos facilitan la tarea:
•
•
•
•
uint32_t
uint16_t
uint32_t
uint16_t
htonl(uint32_t
htons(uint16_t
ntohl(uint32_t
ntohs(uint16_t
hostlong)
hostshort)
netlong)
netshort)
Estructuras para direcciones
Portada
redes
Conexión
TCP
Por temas de herencia histórica y retrocompatibilidad, las
estructuras para representar una dirección de red son un poco
caóticas:
struct addrinfo:
Información sobre direccion, socket, protocolo,
UDP
. . . (es una lista)
Sockets
struct sockaddr_storage:
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
Estructura genérica para direcciones
(cabe IPv6)
• struct sockaddr: Estructura genérica para direcciones (no
cabe IPv6)
• struct sockaddr_in: Estructura para direcciones IPv4.
(puerto + dirección)
• struct in_addr: Estructura para direcciones IPv4
• struct sockaddr_in6: Estructura para direcciones IPv6.
(puerto + dirección + info extra)
• struct in6_addr: Estructura para direcciones IPv6
Estructuras para direcciones
Portada
1
2
3
4
5
redes
6
7
Conexión
8
TCP
9
10
UDP
11
Sockets
12
13
Byte order
14
15
Estructuras
16
Direcciones y 17
18
cadenas
19
20
Estructura
21
clienteservidor
22
23
Código
24
25
26
27
28
s t r u c t sockaddr_storage {
sa_family_t
ss_family ;
// a d d r e s s f a m i l y
};
s t r u c t sockaddr {
unsigned short
sa_family ;
// a d d r e s s f a m i l y , AF_xxx
char
sa_data [ 1 4 ] ;
// 14 b y t e s o f p r o t o c o l a d d r e s s
};
s t r u c t sockaddr_in {
short int
sin_family ;
// A d d r e s s f a m i l y , AF_INET
unsigned short i n t sin_port ;
// P o r t number
s t r u c t in_addr
sin_addr ;
// I n t e r n e t a d d r e s s
unsigned char
s i n _ z e r o [ 8 ] ; // Same s i z e a s s t r u c t s o c k a d d r
};
s t r u c t in_addr {
u i n t 3 2 _ t s_addr ; // t h a t ' s a 32− b i t i n t ( 4 b y t e s )
};
s t r u c t sockaddr_in6
u_ in t1 6 _t
u_ in t1 6 _t
Order
u_ in t3 2 _t
s t r u c t in6_addr
u_ in t3 2 _t
};
s t r u c t in6_addr {
unsigned char
};
{
sin6_family ;
sin6_port ;
// a d d r e s s f a m i l y , AF_INET6
// p o r t number , Netwo rk B y t e
s i n 6 _ f l o w i n f o ; // I P v 6 f l o w i n f o r m a t i o n
sin6_addr ;
// I P v 6 a d d r e s s
s i n 6 _ s c o p e _ i d ; // S c o p e ID
s6_addr [ 1 6 ] ;
// I P v 6 a d d r e s s
Estructuras para direcciones
Portada
redes
Conexión
TCP
1 struct addrinfo {
2
int
ai_flags ;
3
int
ai_family ;
4
int
ai_socktype ;
Sockets
5
int
ai_protocol ;
6
size_t
ai_addrlen ;
Byte order
7
s t r u c t sockaddr ∗ ai_addr ;
8
char
∗ ai_canonname ;
Estructuras
9
10
s
t
r
u
c
t
a
d
d
r
i
n
f
o
∗ ai_next ;
Direcciones y
11 } ;
cadenas
UDP
Estructura
clienteservidor
Código
//
//
//
//
//
//
//
AI_PASSIVE , AI_CANONNAME, e t c .
AF_INET , AF_INET6 , AF_UNSPEC
SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM
u s e 0 f o r " any "
s i z e of ai_addr i n b y t e s
s t r u c t s o c k a d d r _ i n o r _in6
f u l l c a n o n i c a l hostname
// l i n k e d
list ,
n e x t node
Direcciones y cadenas
Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
Esta par de funciones nos permiten convertir entre el número
binario de una dirección y su representación como cadena de
texto:
• const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst
, socklen_t size)
• int inet_pton(int af, const char *src, void *dst)
Mediante el parámetro int af, indicamos el tipo de dirección
que estamos tratando: (AF_INET ó AF_INET6)
Estas funciones están obsoletas por no tratar bien con IPv6, por
lo que se desaconseja su uso:
• gethostbyname()
• gethostbyaddr()
Estructura cliente-servidor
Portada
Funciones principales
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
TCP
Server
Client
socket() socket()
bind()
listen()
accept() connect()
recv()
recv()
send()
send()
close()
close()
Server
socket()
bind()
UDP
Client
socket()
recvfrom()
sendto()
close()
recvfrom()
sendto()
close()
Estructura cliente-servidor
Portada
• socket(): Crea el socket (devuelve un descriptor de
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
fichero)
• bind(): Asocia una dirección al socket
• listen(): Pone el servidor en modo escucha para aceptar
peticiones de conexión
• accept(): Acepta la primera petición de la cola o se queda
esperando hasta que llegue una
Direcciones y
cadenas
• connect(): Intenta establecer una conexión con un servidor
Estructura
clienteservidor
• send()/sendto: Envía información
Código
• recv()/recvfrom: Recibe información
• close(): Cierra un descriptor de fichero (en nuestro caso, el
socket)
Código
Portada
redes
Conexión
TCP
UDP
Sockets
Byte order
Estructuras
Direcciones y
cadenas
Estructura
clienteservidor
Código
Estudiar código
cliente-servidor