--- pl:dydaktyka:unix:lab_prog_siec [2018/01/15 18:08]
kkutt [Programowanie gniazd]
+++ pl:dydaktyka:unix:lab_prog_siec [2019/06/27 15:50]
@@ Linia 1: / Linia 1: @@
-====== Programowanie połączeń sieciowych  ======
-===== DO PRZYGOTOWANIA =====
-  * Proszę przypomnieć sobie użycie ''[[http://home.agh.edu.pl/~gjn/dydaktyka/UGLX/node11.html#SECTION000117000000000000000|fork()]]''
-  * Proszę poczytać opis podstaw gniazd sieciowych (socketów) z [[https://web.archive.org/web/20170405054449/http://www.linuxpl.org/LPG/node1.html|The Linux Programmer's Guide]]. Konkretnie sekcję [[https://web.archive.org/web/20170305021856/http://www.linuxpl.org:80/LPG/node81.html|Gniazda sieciowe - podstawy]] oraz jej podsekcje: "Podstawowe funkcje", "TCP: SOCK_STREAM", "SOCK_DGRAM (UDP)", "PF_UNIX", "SOCK_RAW i PF_PACKET"
-===== WPROWADZENIE =====
-==== Network Byte Order ====
-  * Zapoznać się z następującymi pojęciami:
-    * Network Byte Order
-    * Big-Endian
-    * Little-Endian
-  * Zapoznać się z funkcjami: //htonl//, //htons//, //ntohl//, //ntohs//
-==== getaddrinfo ====
-  * Przeczytać manual do funkcji //getaddrinfo//
-    * Jakie parametry przyjmuje funkcja i jakie wartości zwraca.
-    * Który parametr funkcji może jako wartość przyjąć //http// lub //ftp// lub //telnet// lub //smtp//?
-  * Zwrócić uwagę na opis struktury: //struct addrinfo//
-    * Co oznaczają poszczególne pola struktury i jakie wartości mogą przyjmować.
-    * Jaki jest sens wprowadzenia pola //ai_next// w strukturze?
-==== Obsługa adresów IPv4 oraz IPv6 ====
-  * Zapoznać się z następującymi strukturami (//man socket//, ///usr/include//):
-    * //struct sockaddr//
-    * //struct sockaddr_in//
-    * //struct in_addr//
-    * //struct sockaddr_in6//
-    * //struct in6_addr//
-    * Które z nich dotyczą protokołu IPv4 a które IPv6?
-    * Jakie są zależności pomiędzy tymi strukturami?
-  * Funkcje konwersji:
-    * //inet_pton// - konwertuje zapis "192.168.1.1" na odpowiednią strukturę - czyli inaczej konwertuje ''string'' do reprezentacji binarnej.
-    * //inet_ntop// - konwertuje strukturę (reprezentację binarną) na ''string''.
-==== Gniazda ====
-  * Gniazdo z ang. //socket//.
-  * Są używane w czwartej warstwie sieciowego modelu OSI/ISO.
-  * Otwieranie gniazd (i uzyskanie deskryptora do komunikacji sieciowej) dokonuje się za pomocą funkcji <code c>socket(int domain, int type, int protocol)</code>
-    * Adres IP identyfikuje hosta w danej sieci (podsieci), co identyfikuje //numer portu//?
-    * Czym różni się deskryptor gniazda od deskryptora pliku?
-  * Istnieje kilka rodzajów socketów w tym:
-    * //Stream Socket// - służą do komunikacji połączeniowej (użycie TCP)
-    * //datagram Socket// - służą do komunikacji bezpołączeniowej (użycie UDP)
-  * Powiązanie numeru portu z deskryptorem gniazda dokonuje się za pomocą funkcji <code c>bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)</code>
-  * Proszę przeczytać manuale dla funkcji ''socket(2)'' i ''bind(2)'', zwrócić uwagę na parametry jakie przyjmują i wartości jakie zwracają.
-Podstawowe funkcje systemowe:    {{ sockets-comm.png}}
-  * ''socket(2)''
-  * ''bind(2)''
-  * ''listen(2)''
-  * ''accept(2)''
-  * ''connect(2)''
-=== Połączenie ===
-  * Do nawiązywania połączeń wykorzystujemy funkcję <code c>connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen)</code>
-    * ''sockfd'' - deskryptor gniazda
-    * ''serv_addr'' - adres hosta docelowego, który możemy otrzymać przy pomocy funckji ''getaddrinfo''
-    * ''addrlen'' - długość adresu, najczęściej podaje się wartość ''addrinfo::ai_addrlen''
-  * Dopiero po pomyślnym nawiązaniu połączenia możemy używać ''sockfd'' do komunikowania się z serwerem.
-=== Nasłuchiwanie ===
-  * Rozpoczęcie nasłuchiwania nie wymaga użycia funkcji ''connect'' ponieważ to zdalny klient będzie jej używał do połączenia się z naszym serwerem.
-  * Nasłuchiwanie można rozpocząć przy pomocy funkcji <code c>listen(int sockfd, int backlog)</code>
-    * ''sockfd'' - deskryptor gniazda. Nasłuchiwanie będzie się odbywać zgodnie z parametrami opisywanymi przez deskryptor.
-    * ''backlog'' - maksymalna liczba połączeń oczekujących na akceptaję.
-  * Ostatnim krokiem rozpoczęcia komunikacji z klientem jest akceptacja jego próby połączenia. Dokonuje się tego za pomocą funkcji: <code c>accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)</code>
-  * Funkcja ''accept(2)'' jako wartość zwraca nowy deskryptor gniazda który służy do komunikacji z akceptowanym połączeniem.
-=== Wysyłanie/odbieranie danych ===
-  * Wszystko w systemach GNU/Linux/Unix jest reprezentowane za pomocą plików - tak więc gniazda również.
-  * Wysyłanie/odbieranie danych przez/z gniazd jest bardzo podobne do zapisu/odczytu danych do/z pliku.
-  * Jest tak podobne, że do tego celu można użyć funkcji ''write(2)'', ''read(2)'' :!:
-  * Jednak system oferuje funkcje specjalizowane ''send(2)'', ''recv(2)'' które oferują dodatkową konfigurację.
-  * Proszę przeczytać manual dla powyższych funkcji zwracając uwagę na:
-    * przyjmowane parametry
-    * zwracane wartości
-=== Zamknięcie połączenia ===
-  * Po zakończeniu wysyłania/odbierania danych należy zamknąć połączenie.
-  * Zamknięcie połączenia reprezentowanego przez dany deskryptor można dokonać przy pomocy funkcji ''close(2)''
-  * Dla zainteresowanych: porównać funkcję ''close(3)'' z funkcją ''shutdown(3)''.
-===== ĆWICZENIA  =====
-==== Sockety w Bashu ====
-  * Jest możliwe otworzenie Socketa w Bashu za pomocą następującej składni: <code>exec {deskryptor-pliku}<>/dev/tcp/{host}/{port}</code>
-  * Np. aby otworzyć dwukierunkowego socketa dla strony Google z portem HTTP i deskryptorem nr 3 (dlaczego akurat taki?) należy napisać: <code>exec 3<>/dev/tcp/www.google.pl/80</code>
-  * Uruchom i przeanalizuj poniższe przykłady:
-<file bash webpage.sh>
-#!/bin/bash
-###
-# Połącz się ze stroną internetową i pobierz zawartość strony głównej
-###
-exec 3<>/dev/tcp/www.google.pl/80
-echo -e "GET / HTTP/1.1\nHost: www.google.pl\nConnection: close\n\n" >&3
-cat <&3
-</file>
-<file bash timeserver.sh>
-#!/bin/bash
-###
-# Pobierz aktualny czas z serwera NTP
-###
-cat </dev/tcp/time.nist.gov/13
-</file>
-<file bash port-scanner.sh>
-#!/bin/bash
-###
-# Skaner portów (sprawdza które porty są otwarte).
-# Jako argument wywołania podaj adres serwera, który chcesz przeskanować,
-# np. ./port-scanner.sh localhost
-###
-host=$1
-port_first=1
-port_last=65535
-for ((port=$port_first; port<=$port_last; port++))
-do
-  # echo "Skanowanie portu $port..."
-  timeout 1 bash -c "(echo >/dev/tcp/$host/$port) >/dev/null 2>&1" && echo "$port otwarty!"
-done
-</file>
-==== Programowanie gniazd ====
-Przeglądnąć artykuł:
-[[http://beej.us/guide/bgnet/html/single/bgnet.html|Beej's Guide to Network Programming]]
-Skompilować i przetestować omówione w nim programy, w tym:
-{{:pl:dydaktyka:unix:client.c}} + {{:pl:dydaktyka:unix:server.c}} (uwaga na nr portu!)
-{{:pl:dydaktyka:unix:listener.c}} + {{:pl:dydaktyka:unix:talker.c}}  (uwaga na nr portu!)
-Kompilacja:
-  gcc -Wall -o server server.c
-==== gethostbyname ====
-  - Proszę przeanalizować, skompilować i uruchomić program:<file c gethostbyname-demo.c>
-#include <stdio.h>
-#include <errno.h>
-#include <netdb.h>      /* 4 gethostbyname, hostent structure */
-#include <unistd.h>     /* 4 exit */
-#include <netinet/in.h> /* 4 ntohn */
-int main(int argc, char *argv[])
-{
-     int i,j;
-     struct hostent *he;
-     if (argc != 2)
-     {
-          fprintf(stderr,"usage: %s hostname\n", argv[0]);
-          return 1;
-     }
-     if ((he = gethostbyname(argv[1])) == NULL)
-     {
-          fprintf(stderr, "gethostbyname error\n");
-          return 1;
-     }
-     /* host info: */
-     printf("\nHost name: %s", he->h_name);
-     printf("\nAliases:");
-     for(i=0;he->h_aliases[i] != NULL;++i)
-          printf("\n%d. %s", i+1, he->h_aliases[i]);
-     if(he->h_addrtype == AF_INET)
-          printf("\nAddres type: IPv4");
-     if(he->h_addrtype == AF_INET6)
-          printf("\nAddres type: IPv6");
-     printf("\nAddress length: %d bytes", he->h_length);
-     printf("\nAddresses:");
-     for(j=0;j<he->h_length;++j)
-     {
-          printf("%d", (uint8_t)he->h_addr[j]);
-          if(j < (he->h_length-1))
-               printf(".");
-     }
-     printf("\n");
-     return 0;
-}
-</file>
-  - Sprawdzić działanie programu dla ''www.yahoo.com'' oraz innych wybranych adresów symbolicznych.
-  - Dopisać instrukcje, które szczegółowo sprawdzają typ błędu funkcji ''gethostbyname'' i w zależności od tego wyświetlają odpowiedni komunikat.
-  - Zmodyfikować tak program aby wyświetlał wszystkie adresy IP odnoszące się do podanego adresu.
-==== Serwer ====
-Poniżej przedstawiony jest kod programu //server.c//
-<file c server.c>
-/*
-** server.c -- a stream socket server demo
-*/
-#include <stdio.h>
-#include <stdlib.h>
-#include <unistd.h>
-#include <errno.h>
-#include <string.h>
-#include <sys/types.h>
-#include <sys/socket.h>
-#include <netinet/in.h>
-#include <arpa/inet.h>
-#include <sys/wait.h>
-#include <signal.h>
-#define MYPORT 3490	// the port users will be connecting to
-#define BACKLOG 10	 // how many pending connections queue will hold
-void sigchld_handler(int s)
-{
-	while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
-}
-int main(void)
-{
-	int sockfd, new_fd;  // listen on sock_fd, new connection on new_fd
-	struct sockaddr_in my_addr;	// my address information
-	struct sockaddr_in their_addr; // connector's address information
-	socklen_t sin_size;
-	struct sigaction sa;
-	int yes=1;
-	if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
-		perror("socket");
-		exit(1);
-	}
-	if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &yes, sizeof(int)) == -1) {
-		perror("setsockopt");
-		exit(1);
-	}
-	my_addr.sin_family = AF_INET;		 // host byte order
-	my_addr.sin_port = htons(MYPORT);	 // short, network byte order
-	my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // automatically fill with my IP
-	memset(my_addr.sin_zero, '\0', sizeof my_addr.sin_zero);
-	if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof my_addr) == -1) {
-		perror("bind");
-		exit(1);
-	}
-	if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) {
-		perror("listen");
-		exit(1);
-	}
-	sa.sa_handler = sigchld_handler; // reap all dead processes
-	sigemptyset(&sa.sa_mask);
-	sa.sa_flags = SA_RESTART;
-	if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1) {
-		perror("sigaction");
-		exit(1);
-	}
-	sin_size = sizeof their_addr;
-	if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &sin_size)) == -1) {
-		perror("accept");
-	}
-	printf("server: got connection from %s\n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));
-	if (send(new_fd, "Hello, world!\n", 14, 0) == -1)
-		perror("send");
-	sleep(5); // just for observing easily that the server cannot serve a few clients concurrently
-	close(new_fd);
-	return 0;
-}
-</file>
-=== - Komunikator ===
-  * Należy przerobić powyższy program tak aby działał jako server. Łącząc się za pomocą np. programu //telnet// program powinien umożliwiać prowadzenie dialogu jak popularne komunikatory internetowe (np. gg, tlen, itp).
-    * Korzystając z programu telnet można połączyć się z serwerem wpisując: <code sh>$ telnet remotehostname XXX</code> gdzie ''remotehostname'' jest nazwą komputera, na którym uruchomiono serwer (''localhost'', jeżeli to ta sama maszyna), a ''XXX'' numerem przypisanego do niego portu.
-    * Podpowiedź: po akceptacji połączenia program powinien utworzyć dwa procesy potomne, jeden do czytania portu, drugi do pisania.
-=== - Eternal vigilance ==
-  * Proszę zmodyfikować serwer tak, aby po obsłużeniu klienta nie kończył działania, ale powracał do oczekiwania na kolejne połączenie.
-=== - Obsługa wielu klientów ===
-  * Proszę zmodyfikować serwer tak, aby mógł obsługiwać jednocześnie więcej niż jednego klienta.
-    * Podpowiedź: Można użyć funkcji ''fork()'' do tworzenia procesów potomnych - każdy proces potomny będzie obsługiwał jednego klienta.
-===== Dla poszerzenia wiedzy =====
-  * [[http://tools.ietf.org/|IETF]]
-  * [[http://www.kohala.com/start/|W. Richard Stevens' Home Page]]
-  * BSD sockets
-    * http://www.frostbytes.com/~jimf/papers/sockets/sockets.html
-    * http://www.lowtek.com/sockets/
-    * http://beej.us/guide/bgnet/
-    * http://www.uwo.ca/its/doc/courses/notes/socket/
-    * http://gaia.cs.umass.edu/ntu_socket/
-    * http://www.devdaily.com/Dir/Unix/Socket_Programming/
-    * http://www.unl.csi.cuny.edu/faqs/sock-faq/html/unix-socket-faq.html
-    * http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-sockpit/
-  * OpenSSL
-    * http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-openssl.html
-    * http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-openssl2.html
-    * http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-openssl3.html
-    * http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-hisock.html
-  * TCP/IP
-    * http://userpages.umbc.edu/~jeehye/cmsc491b/lectures/tcpstate/sld001.htm
-    * http://www.tcpipguide.com/free/
-    * http://www.ipprimer.com/overview.cfm
-    * http://www.linux-tutorial.info/modules.php?name=MContent&obj=page&pageid=142
-  * Użycie Select
-    * [[http://www.lowtek.com/sockets/select.html|The World of select()]]

pl/dydaktyka/unix/lab_prog_siec.txt · ostatnio zmienione: 2019/06/27 15:50 (edycja zewnętrzna)

Pokaż stronę Poprzednie wersje

Menadżer multimediów Do góry

AIwiki

Menu

Dla Studentów

Old specialized AI courses

SMaDA/SMaIDA/AIDA

Informatyka (EAIiIB)

Studia Dr

Inne materialy dydaktyczne

Archiwum

Dyplomanci

Geist Season of Code

HeKatE

Public

Różnice