Reti di calcolatori - Socket

Punto di contatto fra programmi nella rete.

Sockaddr

Struttura che contiene le informazioni necessarie per identificare un processo in una rete.

IPv4

struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;    // AF_INET
    in_port_t sin_port;        // Porta di destinazione
    struct in_addr sin_addr;   // Indirizzo IPv4 di destinazione
    unsigned char sin_zero[8]; // Byte riservati
};

IPv6

struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t sin6_family;   // AF_INET6
    in_port_t sin6_port;       // Porta di destinazione
    uint32_t sin6_flowinfo;    // Informazioni di flusso
    struct in6_addr sin6_addr; // Indirizzo IPv6 di destinazione
    uint32_t sin6_scope_id;    // Identificatore di scope
};

Da notare che se si usa un indirizzo IPv6 link local, quelli fe80::/10, è necessario popolare l'indicatore di scope con l'indice dell'interfaccia di rete che si vuole usare. In caso contrario, deve essere impostato a 0.

Popolare `sockaddr_in`

struct sockaddr_in addr4;
socklen_t addrlen = sizeof(addr4);

// memset() per impostare tutti i byte a 0
memset(&addr4, 0, addrlen);
addr4.sin_family = AF_INET;
// htons() per la conversione da host a network byte order
addr4.sin_port = htons(8080);
// inet_addr() per la conversione da stringa a bytes
addr4.sin_addr.s_addr = inet_addr("10.0.0.1");
// oppure
inet_pton(AF_INET, "10.0.0.1", &addr4.sin_addr);
// oppure, per accettare tutte le connessioni al server
addr4.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

Popolare `sockaddr_in6`

struct sockaddr_in6 addr6;
socklen_t addrlen = sizeof(addr6);

// memset() per impostare tutti i byte a 0
memset(&addr6, 0, addrlen);
addr6.sin6_family = AF_INET6;
// htons() per la conversione da host a network byte order
addr6.sin6_port = htons(8080);
// inet_pton() per la conversione da stringa a bytes
inet_pton(AF_INET6, "2001:db8::1", &addr6.sin6_addr);
// oppure, per accettare tutte le connessioni al server
addr6.sin6_addr = in6addr_any;
// se si sta usando un ip link local
addr6.sin6_scope_id = if_nametoindex("enp0s3"); // o direttamente l'id numerico

Usare `getaddrinfo`

struct addrinfo hints, *res;

memset(&hints, 0, sizeof(hints));
hints.ai_family = AF_UNSPEC; // AF_INET o AF_INET6 per IPv4 o IPv6
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; // SOCK_STREAM o SOCK_DGRAM
// Si possono aggiungere varie flag in bitwise or per essere più specifici
hints.ai_flags = AI_PASSIVE; // l'indirizzo verrà usato per una bind

// getaddrinfo() per ottenere una lista di indirizzi
getaddrinfo("10.0.0.1", "8080", &hints, &res);

// res contiene un array di risultati
// res->ai_addr contiene il primo indirizzo
// res->ai_next contiene il puntatore al prossimo risultato

UDP

Protocollo di trasporto non orientato alla connessione.

Permette di inviare e ricevere messaggi con pochissimo overhead, senza però fornire garanzie rispetto alla consegna di questi ultimi.

Funzioni chiave: `socket()`

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain: dominio di comunicazione:
- AF_INET per IPv4
- AF_INET6 per IPv6
type: tipo di comunicazione:
- SOCK_STREAM per TCP
- SOCK_DGRAM per UDP
protocol: protocollo di comunicazione:
- 0 per il protocollo di default
- IPPROTO_TCP per TCP
- IPPROTO_UDP per UDP

Funzioni chiave: `bind()`

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: descrittore di file della socket su cui fare la bind
addr: indirizzo a cui fare la bind
addrlen: dimensione della struttura addr in bytes

Funzioni chiave: `recvfrom()`

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

sockfd: descrittore di file della socket da cui ricevere i dati
buf: buffer in cui salvare i dati ricevuti
len: dimensione del buffer in bytes
flags: flag di ricezione:
- 0 per le flag di default
- MSG_WAITALL per attendere la ricezione di tutti i dati
- MSG_DONTWAIT per non attendere la ricezione di tutti i dati
src_addr: indirizzo del mittente
addrlen: dimensione della struttura src_addr in bytes

Funzioni chiave: `sendto()`

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

sockfd: descrittore di file della socket su cui inviare i dati
buf: buffer contenente i dati da inviare
len: dimensione del buffer in bytes
flags: flag di invio:
- 0 per le flag di default
- MSG_CONFIRM per richiedere una conferma di ricezione
- MSG_DONTWAIT per non attendere la conferma di ricezione
dest_addr: indirizzo del destinatario
addrlen: dimensione della struttura dest_addr in bytes

Funzioni chiave: `close()`

int close(int sockfd);

sockfd: descrittore di file della socket da chiudere

Sequenza di operazioni

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Diagramma di sequenza

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TCP

Protocollo di trasporto orientato alla connessione.

Offre delle garanzie rispetto alla consegna dei messaggi, gestendo eventuali errori o perdite, ma ha un overhead maggiore rispetto a UDP.

Funzioni chiave: `socket()`

int socket(int domain, int type, int protocol);

domain: dominio di comunicazione:
- AF_INET per IPv4
- AF_INET6 per IPv6
type: tipo di comunicazione:
- SOCK_STREAM per TCP
- SOCK_DGRAM per UDP
protocol: protocollo di comunicazione:
- 0 per il protocollo di default
- IPPROTO_TCP per TCP
- IPPROTO_UDP per UDP

Funzioni chiave: `bind()`

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: descrittore di file della socket su cui fare la bind
addr: indirizzo a cui fare la bind
addrlen: dimensione della struttura addr in bytes

Funzioni chiave: `listen()`

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd: descrittore di file della socket da cui accettare le connessioni
backlog: numero massimo di connessioni in attesa di essere accettate

Funzioni chiave: `accept()`

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

sockfd: descrittore di file della socket da cui accettare le connessioni
addr: indirizzo del mittente
addrlen: dimensione della struttura addr in bytes

Funzioni chiave: `connect()`

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: descrittore di file della socket che verrà usata in questa connessione
addr: indirizzo del destinatario
addrlen: dimensione della struttura addr in bytes

Funzioni chiave: `recv()` e `send()`

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

sockfd: descrittore di file della socket a cui si è connessi
buf: buffer in cui salvare i dati ricevuti/da inviare
len: dimensione del buffer in bytes
flags: flag di ricezione/invio:
- 0 per le flag di default
- MSG_WAITALL per attendere la ricezione di tutti i dati
- MSG_DONTWAIT per non attendere la ricezione di tutti i dati

Funzioni chiave: `close()`

int close(int sockfd);

sockfd: descrittore di file della socket da chiudere

Sequenza di operazioni

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Diagramma di sequenza

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Reti di calcolatori - Socket

Sockaddr

IPv4

IPv6

Popolare sockaddr_in

Popolare sockaddr_in6

Usare getaddrinfo

UDP

Funzioni chiave: socket()

Funzioni chiave: bind()

Funzioni chiave: recvfrom()

Funzioni chiave: sendto()

Funzioni chiave: close()

Sequenza di operazioni

Diagramma di sequenza

TCP

Funzioni chiave: socket()

Funzioni chiave: bind()

Funzioni chiave: listen()

Funzioni chiave: accept()

Funzioni chiave: connect()

Funzioni chiave: recv() e send()

Funzioni chiave: close()

Sequenza di operazioni

Diagramma di sequenza

Challenge

Popolare `sockaddr_in`

Popolare `sockaddr_in6`

Usare `getaddrinfo`

Funzioni chiave: `socket()`

Funzioni chiave: `bind()`

Funzioni chiave: `recvfrom()`

Funzioni chiave: `sendto()`

Funzioni chiave: `close()`

Funzioni chiave: `socket()`

Funzioni chiave: `bind()`

Funzioni chiave: `listen()`

Funzioni chiave: `accept()`

Funzioni chiave: `connect()`

Funzioni chiave: `recv()` e `send()`

Funzioni chiave: `close()`