LABORATORIO di Reti di Calcolatori

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1 LABORATORIO di Reti di Calcolatori Socket: concetti fondamentali 1 of 18 v slide della docente Bibliografia v testo di supporto: D. Maggiorini, Introduzione alla programmazione client-server, Pearson Ed., 2009 q cap.4 (tutto) q cap.5 (tutto) v lettura: W.R. Stevens, Unix Network Programming, Prentice Hall Ed., 1990 q sez. 6.3 Unix Domain Protocols (per gli interessati) 2 of 18 1

2 inter-process communication v processi sul modesimo host: /* da Sistemi Operativi */ q C: pipe, FIFO (named pipe), memoria condivisa q Java: RMI (remote method invocation), CORBA (Common Object Request Broker Architecture) q SOCKET! più flessibili: bidirezionali, comunicazioni tra più parti, diversi tipi di servizi (con connessione o meno) v processi su host differenti: q socket! 3 of 18 socket: definizione v socket = presa elettrica è punto a cui ci si collega per usufruire di servizio (scambio dati) v socket: libreria di funzioni (metodi / system call) che permettono di accedere ai servizi di kernel di S.O. per la rete q forniscono API host or server process socket TCP/UDP with buffers, variables IP controlled by app developer Internet controlled by OS host or server process socket TCP/UDP with buffers, variables IP 4 of 18 2

3 socket: dominio v determina contesto in cui si vuole usare la socket v dominio Unix: per comunicazione tra processi sul medesimo host q famiglia protocolli: AF_UNIX / PF_UNIX (*) q indirizzamento: pathname q non trattati in questo corso v dominio Internet q famiglia protocolli: AF_INET / PF_INET (*) q dà accesso ai servizi di TCP / UDP / IP q usa indirizzamento di rete (*) AF per Address Family; PF per Protocol Family 5 of 18 socket: indirizzi di rete (L3) v come sapete indicare un computer remoto? q nomi simbolici: ma le stringhe sono difficili da trattare per i computer q notazione decimale puntata: ma è ancora una stringa! q formato di rete: unsigned long di 32 bit associato ad una interfaccia di rete assegnato da IANA (dept. of ICANN) IANA = Internet Assigned Numbers Authority ICANN = Internet Corporation for Assigned Names and Numbers indirizzo puntato è solo trascrizione human readable dei 4 ottetti è lezioni di Teoria per gestione di nomi e numeri 6 of 18 3

4 socket: indirizzi di trasporto (L4) v addressing: connessione tra 2 processi, invece che tra 2 host come a network L. v distinzione tra diversi processi src/dest di dati su un host v PID non va bene: remoto? v port: ID unico legato a processo q in TCP/IP: unsigned short (16 bit) q well-known per servizi standard (0 1023) appl 1 appl 2 Transp. L. Netw.L. NIC DEMULTIPLEXING q registered per servizi di rete ( ) q dynamic liberamente usabili ( ) 7 of 18 indirizzo client vs. server v il server deve esistere a indirizzo facilmente determinabile q es. tutti i servizi web si trovano alla porta 80 q voglio il servizio web di Università di Milano q concatenazione indirizzo rete (IP) + porta à identificazione univoca server (+/- ) v il client si presenta con il proprio indirizzo al server nel momento in cui lo contatta v in sistemi Unix, file /etc/services per porte well-known q applicazione indica servizio (peer) con cui vuole parlare q sistema effettua la traduzione 8 of 18 4

5 socket: tipo di servizio v in Internet determina protocolli v connection-oriented: trasferimento di stream di byte q garanzia di ordine nell arrivo dei byte q non preservato confine di messaggio da origini della rete (comandi Unix) q può anche essere affidabile à TCP v connection-less: trasferimento di datagram q best effort: non garantito ordinamento né arrivo q preservato confine messaggi q può anche essere affidabile UDP / IP 9 of 18 connectionless: fasi comunicazione SERVER CLIENT creazione socket creazione socket scambio dati scambio dati chiusura canale (?) v creazione socket in server include scelta porta (well known) v creazione socket in client include scelta porta, eventualmente fatta da sistema operativo q stessa socket può essere usata anche per altri server 10 of 18 5

6 conn-oriented: fasi comunicazione SERVER CLIENT creazione socket creazione socket ricezione connessione richiesta connessione scambio dati scambio dati chiusura canale chiusura canale v con interleaving per server concorrente v con delega a server secondari per server multi-processo 11 of 18 socket: associazione v socket definita da un quintupla: <protocollo, IP(src), port(src), IP(dest), port(dest)> linguaggio parlato da entrambi i peer chi sono io chi è l altro v protocollo definito a creazione socket à creazione di una struttura di sistema operativo q richiamiamo l architettura di slide 4 v indirizzo locale definito quando si lega (binding) la socket al processo che la usa v indirizzo peer: dipende da modello e tipo servizio 12 of 18 6

7 connectionless: associazione S <cless, IPs, #Ps, -, -> <cless, IPs, #Ps, IPc, #Pc> <cless, IPs, #Ps, -, -> <cless, IPs, #Ps, IPc, #Pc> <cless, IPs, #Ps, -, -> <cless, IPs, #Ps, IPc, #Pc> <cless, IPs, #Ps, -, -> data.req data.req data.req data.resp data.resp data.resp C <cless, IPc, #Pc, IPs, #Ps> <cless, IPc, #Pc, -, -> <cless, IPc, #Pc, IPs, #Ps> <cless, IPc, #Pc, -, -> <cless, IPc, #Pc, IPs, #Ps> indipendentemente da modello server v l associazione è sempre parzialmente definita tranne nell istante in cui si verifica l invio/ricezione di un messaggio q possibile interleaving di diverse conversazioni 13 of 18 conn-oriented con server iterativo <c-or, IPs, #Ps, IPc, #Pc> S service.req service.resp talking C <c-or, IPc, #Pc, IPs, #Ps> associazione determinata al momento della creazione della connessione close.req close.resp <c-or, IPc, #Pc, -, -> v l associazione è completamente definita per tutta la conversazione q server non può associarsi ad altri client q in effetti: la socket poi non può essere ri-usata con altri 14 of 18 7

8 conn-oriented con server concorrente S <c-or, IPs, #Ps, IPc, #Pc> C service.req service.resp <c-or, IPc, #Pc, IPs, #Ps> creata nuova socket per gestire la connessione close.req talking close.resp END v su socket con associazione parzialmente definita si possono accettare altre richieste di connessione v server monitora tutti i suoi canali (socket) 15 of 18 conn-oriented con server multiproc. S service.req C v server primario resta con socket non connessa v su essa può accettare altre richieste S <c-or, IPs, #Ps, IPc, #Pc> service.resp v server secondari hanno socket con associazione completa per gestire ognuno il proprio client (che disambigua) v così funziona FTP (à Teoria) END talking close.req close.resp 16 of 18 8

9 scambio dati: marshalling v def.rete: insieme interconnesso di calcolatori autonomi ed eterogenei q es. non posso passare dati per puntatore! q ma può essere diversa anche rappresentazione interna v byte order: non tutti gli host memorizzano i byte all interno di una parola nello stesso ordine q rete: big endian (byte piu' significativo a indirizzo basso) low order high order little endian (Intel x86) high order addr A addr A+1 low order big endian (Motorola, HP, IBM, Internet) 17 of 18 marshalling v rete ha solo coscienza che sposta dati (byte/bit) v programmatore di applicazione deve provvedere ad eventuali conversioni (numeri, struct) q formato host 1 à formato Internet à formato host 2 v nel caso byte-stream: programmatore di applicazione deve gestire formato PDU q lettura numero fisso byte se PDU di taglia costante q lettura byte header, e successivamente dati (per lunghezza indicata in header), se PDU di taglia variabile v protocollo di livello applicazione 18 of 18 9