Сидни Фейт - TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)

• Название: TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)
• Автор: Сидни Фейт
• Издательство: Лори
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2000
• ISBN: 5-85582-072-6

 Второе издание популярного справочника полностью переработано и расширено с целью предоставить читателю наиболее полное описание средств разработки, конфигурирования, использования и обслуживания сетей TCP/IP и соответствующих служб.

Книга написана увлекательно и доступно. Она содержит дополнительные материалы о нескольких протоколах Интернета, используемых серверами и браузерами WWW, а также рассматривает все последние изменения в этой области. В книгу включены главы о новом стандарте безопасности IP и протоколе IP следующего поколения, известном как IPng или IPv6. Рисунки и таблицы наглядно показывают влияние средств безопасности IP и IPng на существующие сетевые среды.

Издание содержит следующие дополнительные разделы:

• Безопасность IP и IPv6

• Описание средств WWW, новостей Интернета и приложений для работы с gopher

• Подробное описание серверов имен доменов (DNS), маски подсети и бесклассовой маршрутизации в Интернете

• Таблицы и протоколы маршрутизации

• Руководство по реализации средств безопасности для каждого из протоколов и приложений

• Примеры диалогов с новыми графическими инструментами

Новое издание бестселлера по TCP/IP станет незаменимым помощником для разработчиков сетей и приложений, для сетевых администраторов и конечных пользователей.

---

На рис. 21.2 демонстрируется последовательность вызовов в типичном сеансе TCP. Вызовы socket(), bind() и listen() обрабатываются очень быстро, и на них немедленно возвращается ответ.

Рис. 21.2. Последовательность программных вызовов в socket TCP

Вызовы accept(), send() и recv() предполагаются в режиме блокирования (что является их обычным значением по умолчанию). Вызов send блокируется и при переполнении выходного буфера TCP. Вызовы write() и read() можно использовать вместо send() и recv().

21.6 Серверная программа TCP

Рассмотрим подробно пример серверной программы. Сервер предназначен для непрерывной работы. Он будет выполнять следующие действия:

1. Запрашивать у socket создание главного TCB и возвращать значение дескриптора socket, который будет идентифицировать этот TCB в последующих вызовах.

2. Вводить локальный адрес сервера socket в структуру данных программы.

3. Запрашивать связывание, при котором в TCB копируется локальный адрес socket.

4. Создавать очередь, которая сможет хранить сведения о пяти клиентах. Оставшиеся шаги повторяются многократно:

5. Ожидать запросов от клиентов. Когда появляется клиент, создавать для него новый TCB на основе копии главного TCB и записи в него адреса socket клиента и других параметров.

6. Создавать дочерний процесс для обслуживания клиента. Дочерний процесс будет наследовать новый TCB и обрабатывать все дальнейшие операции по связи с клиентом

(ожидать сообщений от клиента, записывать их и завершать работу).

Каждый шаг в программе объясняется в следующем разделе.

/* tcpserv.c

 * Для запуска программ ввести "tcpserv". */

/* Сначала включить набор стандартных заголовочных файлов. */

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <stdio.h>

#include <netinet/in.h>

#include <netdb.h>

#include <errno.h>

main() {

 int sockMain, sockClient, length, child;

 struct sockaddr_in servAddr;

 /* 1. Создать главный блок управления пересылкой. */

 if ((sockMain = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {

  perror("Сервер не может открыть главный socket.");

  exit(1);

 }

 /* 2. Создать структуру данных для хранения локальных IP-адресов

  * и портов, которые будут использованы. Предполагается прием

  * клиентских соединений от любых локальных IP-адресов

  * (INADDR_ANY). Поскольку данный сервер не применяет

  * общеизвестный порт, установить port = 0. Это позволит

  * связать вызов с присвоением порта серверу и записать

  * порт в TCB. */

 bzero((char *)&servAddr, sizeof(servAddr));

 servAddr.sin_family = AF_INET;

 servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

 servAddr.sin_port = 0;

 /* 3. Связать запрос, выбор номера порта и

  * запись его в TCB. */

 if (bind(sockMain, &servAddr, sizeof(servAddr))) {

  perror("Связывание сервера неудачно.");

  exit(1);

 }

 /* Чтобы увидеть номер порта, следует использовать

  * функцию getsockname(), чтобы скопировать порт в servAddr. */

 length = sizeof(servAddr);

 if (getsockname(sockMain, &servAddr, &length)) {

  perror("Вызов getsockname неудачен.");

  exit(1);

 }

 printf("СЕРВЕР: номер порта - %d\n", ntohs(servAddr.sin_port));

 /* 4. Создать очередь для хранения пяти клиентов. */

 listen(sockMain, 5);

 /* 5. Ожидать клиента. При разрешении возвратить новый

  * дескриптор socket, который должен использоваться клиентом. */

 for(;;) {

  if ((sockClient = accept(sockMain, 0, 0)) < 0) {

   perror ("Неверный socket для клиента.");

   exit(1);

  }

  /* 6. Создать дочерний процесс для обслуживания клиента. */

  if ((child = fork()) < 0) {

   perror("Ошибка создания дочернего процесса.");

   exit(1);

  } else if (child == 0) /* Это код для исполнения дочернего процесса. */

  {

   close(sockMain); /* Дочерний процесс неинтересен для sockMain.*/

   childWork(sockClient);

   close(sockClient);

   exit(0);

  }

  /* 7. Это родительский процесс. Его более не интересует

   * socket клиента, поскольку его обслуживание передано

   * дочернему процессу. Родительский процесс закрывает свой элемент для

   * socket клиента и переходит на цикл приема новых accept(). */

  close(sockClient);

 }

}

/* Дочерний процесс читает один поступивший буфер, распечатывает

 * сообщение и завершается. */

#define BUFLEN 81

int childWork(sockClient)

int sockClient;

{

 char buf[BUFLEN];

 int msgLength;

 /* 8. Опустошить буфер. Затем вывести recv для получения сообщения от клиента. */

 bzero(buf, BUFLEN);

 if ((msgLength = recv(sockClient, buf, BUFLEN, 0)) < 0) {

  perror("Плохое получение дочерним процессом.");

  exit(1);

 }

 printf ("SERVER: Socket для клиента - %d\n", sockClient);

 printf ("SERVER: Длина сообщения - %d\n", msgLength);

 printf ("SERVER: Сообщение: %s\n\n", buf);

}

21.6.1 Вызовы в серверной программе TCP

1. sockMain = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0); Вызов socket имеет форму:

дескриптор_socket = socket(адрес_домена, тип_коммуникации, протокол)

Напомним, что интерфейс socket может использоваться для других видов коммуникаций, например XNS. AF_INET указывает на семейство адресов Интернета. SOCK_STREAM запрашивает socket TCP. Эта переменная должна иметь значение SOCK_DGRAM, чтобы создать socket UDP, a SOCK_RAW служит для непосредственного обращения к IP.

Не нужно явно определять никакую другую информацию протокола для TCP (или для UDP). Однако параметр protocol необходим для интерфейса с необработанными данными, а также для некоторых протоколов из других семейств, использующих socket.

2. struct sockaddr_in servAddr;

...

bzero((char *)&servAddr, sizeof(servAddr));

servAddr.sin_family = AF_INET;

servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

servAddr.sin_port = 0;

Программная структура servAddr используется для хранения адресной информации сервера. Вызов bzero() инициализирует servAddr, помещая нули во все параметры. Первая переменная в структуре servAddr указывает, что остальная часть значений содержит данные семейства адресов Интернета.

Следующая переменная хранит локальный IP-адрес сервера. Например, если сервер подключен к локальной сети Ethernet и к сети X.25, может потребоваться ограничить доступ клиентов через интерфейс Ethernet. В данной программе об этом можно не беспокоится. INADDR_ANY означает, что клиенты могут соединяться через любой интерфейс.

Функция htonl() имеет полное название host-to-network-long. Она применяется для преобразования 32-разрядных целых чисел локального компьютера в формат Интернета для 32-разрядного адреса IP. Стандарты Интернета предполагают представление целых чисел с наиболее значимым байтом слева. Такой стиль именуется Big Endian (стиль "тупоконечников"). Некоторые компьютеры хранят данные, располагая слева менее значимые байты, т.е. в стиле Little Endian ("остроконечников"). Если локальный компьютер использует стиль Big Endian, htonl() не будет выполнять никакой работы.

Если сервер взаимодействует через общеизвестный порт, номер этого порта нужно записать в следующую переменную. Поскольку мы хотим, чтобы операционная система сама присвоила порт для нашей тестовой программы, мы вводим нулевое значение.

3. bind(sockMain, &servAddr, sizeof(servAddr)); getsockname(sockMain, &servAddr, &length);

Вызов bind имеет форму:

возвращаемый_код = bind(дескриптор_socket, адресная_структура, длина_адресной_структуры)

Если адресная структура идентифицирует нужный порт, bind попытается получить его на сервере. Если переменная порта имеет значение 0, bind получит один из неиспользованных портов. Функция bind позволяет ввести номер порта и IP-адрес в TCB. Вызов getsockname имеет форму:

возвращаемый_код = getsockname(дескриптор_socket, адресная_структура, длина_адресной_структуры)

Мы запросили у bind выделение порта, но эта функция не сообщает нам, какой именно порт был предоставлен. Для выяснения этого нужно прочитать соответствующие данные из TCB. Функция getsockname() извлекает информацию из TCB и копирует ее в адресную структуру, где можно будет прочитать эти сведения. Номер порта извлекается и выводится следующим оператором: