PDF de programación - Introducción a la programación con sockets en C

Introducción a la programación con sockets en C

Introducción a la programación con

sockets en C

Enrique Bonet

Departamento de Informática

Universidad de Valencia



Introducción a la programación con sockets en C

Índice

• Introducción
• Socket
• Creación de un socket
• Cierre de un socket
• Asociación de un socket a un puerto
• Diferencias entre TCP y UDP
• Escucha de un puerto TCP
• Servidor TCP
• Cliente TCP
• Recepción / Envío de datos en TCP
• Recepción de datos en UDP
• Envío de datos en UDP
• Comprobación del estado de un socket



Introducción a la programación con sockets en C

Introducción

• Para que dos aplicaciones puedan intercambiar

información entre sí se necesita:
– Un protocolo de comunicación común a nivel de red y

a nivel de transporte.

– Una dirección del protocolo de red que identifique a

cada uno de los ordenadores.

– Un número de puerto que identifique la aplicación

dentro del ordenador.

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Introducción a la programación con sockets en C

Socket (I)

• Concepto abstracto que permite intercambiar

información entre dos ordenadores.
• Se define mediante los parámetros:

– Protocolo de red y de transporte.
– Dirección de red.
– Número de puerto.

• Básicamente, es un conector que recibe peticiones

de conexión o solicita las mismas.

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Introducción a la programación con sockets en C

Socket (II)

• Implementan una arquitectura cliente/servidor.

– Una aplicación, la aplicación servidor, permanece a la
espera de que otras aplicaciones deseen sus servicios:
• Utilizando un determinado protocolo de red y de transporte.
• En una determinada dirección de red.
• En un determinado número de puerto.

– Otra aplicación, la aplicación cliente, solicita los

servicios de la aplicación servidor:
• Utilizando el mismo protocolo de red y de transporte.
• Una dirección de red.
• Un número de puerto.

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Introducción a la programación con sockets en C

Creación de un socket (I)

• El primer paso para que cualquier aplicación

cliente o servidor pueda comunicarse es crear un
socket.

• El valor devuelto es un entero:

– >=0 si el socket es creado correctamente.
– <0 si se produce un error en la creación.

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• Se realiza con la función socket().
• Sus parámetros son:

– Dominio.
– Tipo.
– Protocolo.

Introducción a la programación con sockets en C

Creación de un socket (II)

• Dominio: Indica el dominio de comunicación que

se desea utilizar:
– PF_INET: Protocolos de Internet versión 4.
– PF_INET6: Protocolos de Internet versión 6.
– PF_IPX: Protocolos IPX (Novell).
– PF_APPLETALK: Protocolos Appletalk.
– PF_UNIX o PF_LOCAL: Comunicación local.

• Optimización de PF_INET para aplicaciones de uso local

(conexión entre aplicaciones del propio ordenador).

– ...

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Introducción a la programación con sockets en C

Creación de un socket (III)

• Tipo: Tipo de comunicación deseada.

• No todos los tipos de comunicación deben estar

implementados en todos los dominios.

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– SOCK_STREAM: Conexión bidireccional confiable

con el flujo de datos ordenados.

– SOCK_DGRAM: Mensajes no confiables, sin

conexión, con una longitud máxima fija.

– SOCK_SEQPACKET: Conexión bidireccional

confiable con el flujo de datos ordenados y
datagramas de longitud máxima fija.

– ...

Introducción a la programación con sockets en C

Creación de un socket (IV)

• Protocolo: Selección del protocolo particular que

utilizará el conector que deseamos crear.
– Generalmente un dominio y tipo solo admite un

protocolo particular, por lo que solo puede tomar el
valor 0.

– Dominio PF_INET y tipo SOCK_STREAM:

• Protocolo de transporte TCP.

– Dominio PF_INET y tipo SOCK_DGRAM:

• Protocolo de transporte UDP.

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo (I)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
...
int s;
...
if ((s=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))<0)
{

perror(“socket”);
exit(0);

}

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo (II)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
...
int s;
...
if ((s=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0))<0)
{

perror(“socket”);
exit(0);

}

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Introducción a la programación con sockets en C

Cierre de un socket

• Es el último paso cuando se quiere cerrar una

conexión.

• El modo de cierre es independiente del dominio,

tipo o protocolo que utilice el socket.
• Se realiza con la función close().
• Sus parametros son:

– Descriptor del socket a cerrar.

• Devuelve:

– 0 si cierra el socket.
– <0 si se produce un error.

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo

#include <unistd>
...
int s;
...
if (close(s)<0)
{

perror(“socket”);
exit(0);

}

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Introducción a la programación con sockets en C

Asociación de un socket a un puerto (I)

• Todo socket que actúe como servidor debe

asociarse a un puerto.
– El cliente necesita conocer en que puerto se encuentra

disponible el servicio para dirigirse al mismo.
• Puerto 21 TCP: FTP (Transferencia de archivos).
• Puerto 22 TCP: SSH (Conexión segura).
• Puerto 25 TCP: SMTP (Correo electrónico).
• Puerto 80 TCP: HTTP (Web).
• Puerto 443 TCP: HTTPS (Web segura).
• Puerto 53 UDP: DNS (Servidor de nombres).
• Puerto 123 UDP: NTP (Sincronización de la hora).

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Asociación de un socket a un puerto (II)

• Se realiza con la función bind().
• Su sintaxis es:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
...
int bind(int sockfd, struct sockaddr
*addr,int addrlen);

• struct sockaddr no se utiliza, se utiliza en su lugar

struct sockaddr_in:
– Necesidad de incluir la cabecera:

#include <netinet/in.h>

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Introducción a la programación con sockets en C

Asociación de un socket a un puerto (III)

• sockfd: Socket creado con anterioridad.
• addr: Puntero a la estructura sockaddr_in

convertida a sockaddr mediante una conversión
forzada de tipo (cast).

• addrlen: Tamaño de la estructura apuntada por el

puntero addr.

• Devuelve:

– 0 si sucede correctamente.
– <0 si ocurre un error.

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Asociación de un socket a un puerto (IV)

• La estructura sockaddr_in tiene los campos:

struct in_addr
{

unsigned long int s_addr;

};
struct sockaddr_in
{

int sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;

};

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Asociación de un socket a un puerto (V)

• Donde:

– sin_family: Protocolo de comunicación del socket,
debe corresponder con el que se uso para crear el
socket.

– sin_port: Puerto al que se asocia el socket.
– sin_addr.s_addr: Dirección de red en la que se pone a

la escucha el socket (127.0.0.1, 147.156.1.1, etc.).
• Si se desea que escuche todas las direcciones de red del

ordenador se utiliza la constante INADDR_ANY.

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo

...
int s;
struct sockaddr_in dir;
...
dir.sin_family=PF_INET;
dir.sin_port=htons(puerto);
dir.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

if (bind(s, (struct sockaddr *)&dir,



sizeof(struct sockaddr_in))!=0)

{

}

perror("bind");
exit(0);

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Introducción a la programación con sockets en C

Diferencias entre TCP y UDP
Servidor

Crear

Asociar

Escuchar

Aceptar

Cliente

Crear

Pedir

Enviar/Recibir

Cerrar

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Introducción a la programación con sockets en C

Escucha de un puerto TCP

• Un socket TCP asociado a una dirección y puerto
es puesto en escucha con la función listen().

• Sus parámetros son:

– Descriptor del socket a poner a la escucha.
– Tamaño de la cola de aceptación de peticiones.

• Devuelve:

– 0 si se ejecuta de forma correcta.
– <0 si se produce un error.

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo

...
int s;
...

if (listen(s, 5)!=0)
{

perror("listen");
exit(0);

}

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Introducción a la programación con sockets en C

Servidor TCP (I)

• Acepta las peticiones de conexión con

accept().

• Sus parámetros son:

– Socket asociado a la dirección y puerto y puesto a la

escucha.

– Estructura que contendrá la dirección y puerto del

cliente del que se acepta la conexión.

– Puntero al tamaño de la estructura.

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Introducción a la programación con sockets en C

Servidor TCP (II)

• Valor devuelto:

– >=0 Identificador del socket donde se ha aceptado la

conexión.
• Al aceptar una conexión se crea un nuevo socket que es el

que atiende la conexión.

• El socket original que escuchaba la dirección y puerto
permanece inalterado después de aceptar la conexión.

– <0 Error en la aceptación de la conexión.

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo

...
int sock, sock_conectado, tam;
struct sockaddr_in dir;
...
tam=sizeof(struct sockaddr_in);

if ((sock_conectado=accept(sock, (struct

sockaddr *)&dir, &tam))<0)

{

}

perror("accept");
exit(0);

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Introducción a la programación con sockets en C

Cliente TCP

• Solicita la conexión mediante connect().
• Sus parámetros son:

– Descriptor del socket que se utiliza para la conexión.
– Estructura con la dirección y puerto al que se desea

conectarse.

– Longitud de la estructura anterior.

• Valor devuelto:

– 0 si la conexión se realiza de forma correcta.
– <0 si se produce un error.

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Introducción a la programación con sockets en C

Ejemplo

...
int sock;
struct sockaddr_in dir;
...
dir.sin_family=PF_INET;
dir.sin_port=htons(13);
if (inet_aton("147.156.1.1",&dir.sin_addr)==0)
{

perror("inet_aton");
exit(0);

}

if (connect(sock, (struct s