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Capítulo 22: Interfaz de Socket

ICD 327: Redes de Computadores

Agustín J. González

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Introducción• ¿Cómo las aplicaciones se comunican con la familia de

protocolos de software y así logran comunicación con aplicaciones remotas?

• La interfaz de programas de aplicación usada para inter-actuar con los protocolos de red se conocen como las APIs para la programación de red. La más conocida y difundida es la API de Socket (Socket Application Program Interface).

• A través de la interfaz de socket, las aplicaciones especifican los detalles de la comunicación como: qué protocolo se usará, es una aplicación cliente o servidor, y máquina remota.

• En el sistema operativo UNIX esta API es parte del SO. Otros sistemas operativos han creado una biblioteca (library) que implementa todos los llamados de la API de socket y así el código UNIX puede ser fácilmente compilado y ejecutado.

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Modelo de comunicación de Socket y I/O en UNIX

• El modelo empleado en socket para la comunicación entre aplicaciones remotas es similar al usado en la comunicación con cualquier dispositivo de I/O en UNIX. Enviar datos a una aplicación remota usa el mismo tipo de llamados que enviar datos a un archivo.

• El modelo se conoce con el nombre de paradigma open-read-write-close (abrir-leer-escribir-cerrar). El nombre refleja la secuencia típica para una la transferencia de información.

• En UNIX cuando se abre un archivo se retorna un descriptor de archivo. Cuando se abre un socket también se retorna un descriptor.

• Un descriptor es un entero. El SO usa este entero para entrar en una tabla que contiene todos los atributos del dispositivo al cual se refiere el descriptor.

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Parámetros usados en la API de Sockets

• Las mayores diferencias entre la comunicación vía sockets y manejo de archivos es la la forma de abrir el canal.

• Para crear un sockets la aplicación debe especificar :– Protocolo de transporte (su familia y protocolo dentro de la

familia)

– Dirección de la máquina remota o dirección local donde se esperará por requerimientos remotos,

– Es una cliente o un servidor,

– El puerto asociado a la aplicación

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Creación y cierre de un socket

• Creación:int descriptor;descriptor = socket(protocolFamily, type, protocol);donde:– Familia de protocolo: PF_INET, PF_APPLETALK

– Tipo: SOCK_STREAM para servicios de conexión y SOCK_DGRAM para servicios sin conexión.

– Protocolo: El protocolo particular a ser usado de la familia de protocolo. En TCP/IP, éste puede ser tcp o udp.

• Cierre del un socket:close(descriptor);Se termina la conexión antes de cerrar el socket.

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Procedimientos en servidor• Procedimiento bind

Este procedimiento asocia o liga un socket con una dirección IP y un puerto local.bind(descriptor, local_addr, addr_len);– Descriptor: es el descriptor del socket.

– Dirección local: es una estructuraconteniendo IP local y puerto local.

– Largo de dirección: entero que especifica el largo de la estructura local_addr.

• Como el llamado debe servir para varios protocolos, la estructura en genérica:

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Procedimientos en servidor (cont..)• struct sockaddr {

u_char sa_len; // largo totalu_char sa_family; // familia de la direcciónchar sa_data[14]; //la dirección

}

• En el caso particular de TCP/IP el campo dirección está especificado como sigue:

• struct sockaddr_in {u_char sin_len; // largo totalu_char sin_family; // familia de la direcciónu_short sin_port; // número de puertostruct in_addr sin_addr; // dirección IPchar sin_zero[8]; // no usados

}

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Procedimientos en servidor (cont..)• Procedimiento listen

listen( descriptor, queue_size);Instruye al OS que el socket es pasivo y desea tener a lo más queu_size requerimientos de conexión pendientes.

• El sistema rechaza requerimientos cuando la cola se llena.

• Procedimiento acceptnewDescriptor = accept(descriptor, c_address, c_address_len);

• Esta llamada es usada por servidores que usan servicios de conexión.

• c_address es del tipo struct sockaddr ya visto.

• Luego de aceptar una conexión, el servidor atiende al ciente a través del descriptor especialmente creado para él. Mientras tanto el servidor puede aceptar nuevas conexiones en el descriptor original.

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Procedimientos en cliente• Procedimiento connect

connect(descriptor, srv_address, srv_address_len);

srv_address: es una estructura del tipo struct sockaddr que contiene la dirección del servidor.srv_address_len es el largo de la estructura.

• Cuando el servicio es de conexión, connect establece la conexión con el servidor, el cual debe aceptar con accept().

• Cuando el servicio es sin conexión, connect registra los datos del servidor al cual se le enviarán los datagramas posteriormente. Así no es necesario especificar el destinatario en cada datagrama.

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Procedimientos de envío y recibo• Procedimiento send

int send (descriptor, data, length, flags);

data es la dirección de memoria donde se encuentran los datos a enviar.Length: es el largo en bytes de la zona de datos. Ésta función retorna el número de bytes efectivamente enviados Flags: especifican opciones. Las aplicaciones normales no las usan. Son usadas por programas de monitoreo y debug.

• Procedimiento sendtoint sendto (descriptor, data, length, flags, dest_address, address_len);

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Procedimientos de envío y recibo• Procedimiento recv

int recv (descriptor, buffer, length, flags);

buffer es la dirección de memoria donde se deben depositar los datos a recibir.length: es el largo en bytes de los datos que se desean leer. Recv retorna el número de bytes efectivamente leídos.Flags: especifican opciones. Las aplicaciones normales no las usan. Son usadas por programas de monitoreo y debug.

• Procedimiento recvfromint recvfrom (descriptor, buffer, length, flags, source_address, address_len);

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Procedimientos de envío y recibo (cont..)

• Procedimientos read y writeint read (descriptor, buffer, length);int write( descriptor, data, length);

• Estos dos llamados son similares a send y recv, y se pueden usar indistintamente en servicios de conexión.

• Estos procedimientos no funcionan en servicios sin conexión.

• La gran ventaja de estos procedimientos es su generalidad. Las aplicaciones pueden transferir datos sin saber si se trata de un descriptor de archivo o un socket.

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Ejemplo: Servidor UDP#define PORTNUMBER 12345

int main(void)

{

char buf[1024];

int s, n, len;

struct sockaddr_in name;

s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* Create the socket. */

name.sin_family = AF_INET; /* Create the address of the server. */

name.sin_port = htons(PORTNUMBER);

name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* Use the wildcard address.*/

len = sizeof(struct sockaddr_in);

bind(s, (struct sockaddr *) &name, len); /* Bind the socket to the address. */

while ((n = recv(s, buf, sizeof(buf), 0)) > 0) /* Read from the socket until end-of-file */

write(stdout, buf, n); /* and print what we get on the standard output. */

close(s);

}

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Ejemplo: Cliente UDP#define PORTNUMBER 12345

int main(void)

{

int n, s, len;

char buf[1024];

char hostname[64];

struct hostent *hp;

struct sockaddr_in name;

gethostname(hostname, sizeof(hostname)); /* Get our local host name. */

hp = gethostbyname(hostname); /* Look up our host's network address. */

s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /* Create a socket in the INET domain. */

name.sin_family = AF_INET; /* Create the address of the server. */

name.sin_port = htons(PORTNUMBER);

memcpy(&name.sin_addr, hp->h_addr_list[0], hp->h_length); /* set IP address */

len = sizeof(struct sockaddr_in);

while ((n = read(0, buf, sizeof(buf))) > 0) /* Read from standard input, and */

sendto(s, buf, n, 0, (struct sockaddr*) &name, len); /* copy the data to the socket. */

sendto(s, buf, 0, 0, (struct sockaddr*) &name, len);

close(s);

}

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Otras funciones relacionadas

• Procedimientos getpeername: permite obtener la dirección y puerta remota a partir de un socket ya “conectado”.

• Procedimiento gethostname: permite obtener el nombre de la máquina local.

• Procedimientos getsockopt y setsockopt: permiten obtener y modificar atributos de un socket; por ejemplo, el tramaño del buffer usado por TCP para recibir paquetes.

• Procedimientos gethostbyname y gethostbyaddr: permiten obtener la información sobre una máquina a partir de su nombre o dirección IP.

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Cliente/Servidor TCP: Secuencia de Eventos

Send/recv

Send/recv

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Ejemplo: Servidor TCP#define PORTNUMBER 12345

int main(void)

{

char buf[1024];

int s, n ,ns, len;

struct sockaddr_in name;

s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* Create the socket. */

name.sin_family = AF_INET; /* Create the address of the server. */

name.sin_port = htons(PORTNUMBER);

name.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* Use the wildcard address.*/

len = sizeof(struct sockaddr_in);

bind(s, (struct sockaddr *) &name, len); /* Bind the socket to the address. */

listen(s, 5); /* Listen for connections. */

ns = accept s,(struct scoket *) &name, &len); /* Accept a connection */

while ((n = recv(ns, buf, sizeof(buf), 0)) > 0) /* Read from the socket until end-of-file */

write(stdout, buf, n); /* and print what we get on the standard output. */

close(ns);

close(s);

}

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Ejemplo: Cliente TCP#define PORTNUMBER 12345

int main(void)

{

int n, s, len;

char buf[1024];

char hostname[64];

struct hostent *hp;

struct sockaddr_in name;

gethostname(hostname, sizeof(hostname)); /* Get our local host name. */

hp = gethostbyname(hostname); /* Look up our host's network address. */

s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* Create a socket in the INET domain. */

name.sin_family = AF_INET; /* Create the address of the server. */

name.sin_port = htons(PORTNUMBER);

memcpy(&name.sin_addr, hp->h_addr_list[0], hp->h_length); /* set IP address */

len = sizeof(struct sockaddr_in);

connect(s, (struct sockaddr *) &name, len); /* Connect to the server */

while ((n = read(stdin, buf, sizeof(buf))) > 0) /* Read from standard input, and */

send(s, buf, n, 0); /* copy the data to the socket. */

/* OUT sendto(s, buf, 0, 0, (struct sockaddr*) &name, len); */

close(s);

}