Introdu

1
Introdução à Programação com Sockets

• Fernando Jorge Silveira Filho
• fernando_at_land.ufrj.br
• Daniel Sadoc Menasché
• sadoc_at_land.ufrj.br

2
Visão Geral

• Objetivos
• Realizar comunicação entre processos.
• Entender como usar as funções da API sockets.
• Histórico da API sockets desenvolvida na época
  da implementação dos protocolos TCP/IP pelo grupo
  da UC, Berkeley.
• Inicialmente iremos (re)ver alguns conceitos que
  serão importantes.

3
(No Transcript)
4
Conceitos Importantes

• Argumentos de Valor/Resultado
• Descritores de Arquivo
• Chamadas de Sistema de E/S
• Byte Ordering
• Portas e Endereços IP
• Associações Conexões
• Serviços de Transporte

5
Argumentos de Valor/Resultado

• É possível (e comum) na linguagem C, utilizar o
  recurso de passagem de argumentos por referência
  para passar valores para uma função ao mesmo
  tempo em que se espera um valor de retorno na
  mesma variável.
• Exemplo imagine uma função is_prime() que
  retorna 1 se um número apontado por um ponteiro n
  é primo e 0 (zero) se composto. Neste último
  caso, a função também retorna o número primo mais
  próximo do valor passado. Este segundo valor de
  retorno pode ser colocado no próprio endereço de
  memória referenciado por n.

int is_prime( int n ) / verifica se (n)
é primo e em caso negativo coloca o primo
mais próximo em (n) /
6
(No Transcript)
7
(No Transcript)
8
(No Transcript)
9
(No Transcript)
10
(No Transcript)
11
(No Transcript)
12
Serviços de Transporte

• A camada de transporte dos protocolos TCP/IP
  fornece duas opções de tipos de serviço
• Serviço orientado a conexão utiliza o protocolo
  TCP (Transmission Control Protocol) e garante
  entrega e ordenação.
• Serviço datagrama utiliza o protocolo UDP (User
  Datagram Protocol) e não faz nenhuma garantia.

13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
Sockets TCP

• Sockets orientados a conexão com garantias de
  entrega e ordenação.
• É preciso estabelecer a conexão antes da troca de
  dados.
• O servidor cria um socket especial para escutar
  pedidos de conexão do cliente.
• Cada vez que o servidor aceita um pedido de
  conexão recebido no socket de escuta, um novo
  socket é criado para realizar a comunicação.
  Assim é possível para o servidor voltar a aceitar
  novos pedidos de conexão mais tarde (usando o
  socket de escuta).

21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
Atenção para uma Armadilha!

• As funções
• read, recv, recvfrom, write, send e sendto
• podem retornar menos bytes do que a quantidade
  requisitada, e nenhuma mensagem de erro é
  retornada neste caso!
• Solução ao usar as funções recv, recvfrom, send
  e sendto pode-se (deve-se!) passar como parâmetro
  a flag MSG_WAITALL.

26
(No Transcript)
27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
Servidores Concorrentes

• Muitas vezes é necessário para um servidor lidar
  com vários clientes de uma única vez. Para
  conseguir isto é preciso, de alguma maneira,
  voltar a aceitar conexões, sem esperar que um
  cliente seja completamente servido.
• Isto normalmente é feito através da criação de
  novas threads ou novos processos.
• Um servidor, após o retorno da função accept(),
  se divide em dois, e enquanto uma linha de
  execução se dedica a atender o cliente, outra
  volta a esperar por novos pedidos de conexão.

30
Servidores concorrentesEsquema de um Servidor
Típico
for( ) connfd accept(listenfd, ...)
if ( ( pid fork() ) 0 ) close(listenfd)
doit(connfd) close(connfd) exit(0)
close (connfd)

• pid_t pid
• int listenfd, confd
• listenfd socket(...)
• bind(listenfd, ...)
• listen(listenfd, LISTENQ)

31
(No Transcript)
32
Sockets UDP

• Sockets sem conexão e sem garantias de entrega ou
  ordenação.
• Só é preciso saber o endereço de destino antes de
  enviar dados. É possível receber dados a qualquer
  momento e de qualquer um. Usamos as funções
  sendto() e recvfrom().
• Pode-se ainda usar a função connect() com sockets
  UDP, mas o seu significado aqui é diferente, uma
  vez que NÃO faz sentido falar em uma conexão UDP.
  Para sockets UDP, a função connect() apenas
  fixa o endereço conectado. Assim é possível
  usar as funções send() e recv() como para sockets
  TCP.

33
(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
Depurando Passo 0,Exibindo mensagens de aviso

• Esta é a forma mais simples de depurar aplicações
  que envolvem sockets, threads e mais de um
  processo.
• Atenção! Deve-se gerar as mensagens de aviso em
  stderr (que não possui buffer) e não stdout!
• Inconveniente desta técnica de depuração pode
  afetar o funcionamento do programa.

39
Depurando Passo 1,A Máquina de Estados
Comando chave netstat -a
40
Depurando Passo 1, A Máquina de Estados do TCP
Comando chave netstat -a
sadoc_at_copa src netstat -a grep 32568 Proto
Local Address Foreign Address State tcp
32568 LISTEN tcp
localhost47415 localhost32568 ESTABLISHED tcp
localhost32568 localhost47415 ESTABLISHED
sadoc_at_copa src netstat -a grep 32568 tcp
localhost47415 localhost32568 CLOSE_WAIT tcp
localhost32568 localhost47415 FIN_WAIT2
wildcard
41
Depurando Passo 2,O comando tcpdump

• tcpdump -x src host_name gt log_file
• Programa equivalente, com interface gráfica
  ethereal

Fonte dos pacotes
Imprime o conteúdo de cada pacote,em hexadecimal
42
Lições Aprendidas
43
Bibliografia Recomendada

• Stevens, W. R. UNIX Network Programming Volume
  I Networking APIs Sockets and XTI
• Stevens, W.R. TCP/IP Illustrated vol.1
• Besaw, L. BSD Sockets Reference (formato
  PostScript (.ps) em www.land.ufrj.br/classes/tp/i
  ndex-103.html).