PDF de programación - Sockets

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Sockets

ARISO II - ETSETB

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Modelo OSI

• Norma editada por ISO (International Organisation

for Standarisation)

• Norma ISO-7494
• No garantiza la comunicación entre equipos pero

pone las bases para una mejor estructuración de los
protocolos

• La familia de protocolos que mejor se ajusta al

modelo es TCP/IP

• El modelo que define la norma se estructura en

siete niveles

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Modelo OSI

Nivel

Nombre

Función

Dispositivo y protocolo

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3

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5

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Físico

Enlace

Red

Se ocupa de la transmisión del flujo de bits a través

del medio

Divide el fujo de bits en unidades con formato

(tramas) intercambiando estas unidades mediante el

empleo de protocolos

Cables, tarjetas, y
repetidores (hub)
RS-232, X.21, ...

Puentes (bridges).

HDLC y LLC

Establece las comunicaciones y determina el camino

que tomarán los datos en la red

Encaminador (router).

IP, IPX

Transporte

Asegura que el receptor reciba exactamente la

misma información que envía el emisor

Pasarela (gateway).

UDP, TCP, SPX

Sesión

Establece la comunicación entre las aplicaciones, las

mantiene y las finaliza en el momento adecuado.

Permite entrar en un sistema usando otro.

Permite a un usuario mantener diferentes sesiones.

Presentación

Conversión entre diferentes representaciones de

datos.

Pasarela

Pasarela.

Compresión, encriptado,

VT100

Aplicación

Servicios que ofrece el nivel de aplicación para

poder realizar el trabajo que se le ha encomendado

X.400, ...

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Modelo OSI

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

Red

Red

Enlace

Enlace

Físico

Físico

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Modelo OSI / Internet

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

Aplicación

E-Mail
FTP
...

TCP

IP

Ethernet / Token Ring

X.25 / FCCI

Físico

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Modelo OSI / Internet

TCP/IP

OSI

7. Aplicación

5. Aplicación

6. Representación

5. Sesión

(NFS)

(XDR)

(RPC)

(TCP/UDP)

4. Transporte

4. Transporte

(IP/ICMP)

3. Internet

3. Red

Trama Ethernet

2. Interfaz de red

2. Enlace de datos

Red Ethernet

1. Hardware

1. Físico

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Internet

• Nivel Internet

Controla el direccionamiento de la información
IP: Se trata de un protocolo para el intercambio de datagramas en modo no conectado

–
–
– No garantiza la llegada del mensaje (eso es función del nivel superior)
–
Se basa en tablas de direccionamiento (difundidos por los gateways)

• Nivel Transporte

–

Incluye el Protocolo de Control de Transporte (TCP) y el Protocolo de Datagrama de Usuario
(UDP)
TCP es un protocolo orientado a conexión (transporte seguro de paquetes en modo duplex)

–
– Utiliza el mecanismo PUERTO de E/S
–

Existen puertos reservados

•

ECHO = 7 / FTP = 21 / TELNET = 23 / ...

–

En Unix están reservados los números de puerto inferiores a 1024

• Nivel de Aplicación

–

Ejemplo: formato de trama telnet

Dir.
Ethernet
/etc/host

IP

TCP

Telnetd

/etc/protocol
s

/etc/service
s

Inetd.conf

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Arquitectura y
direccionamiento

• Se otorga a los hosts implicados un dirección lógica

que se compone de:
• Dirección de red
• Dirección de la máquina dentro de la red
• La dirección ocupa 32 bits, en 4 octetos

• n1.n2.n3.n4
• Cada campo es un valor entre 0 y 255
• La dirección nula se refiere a la red
• El valor 127 en el primer campo se llama loopback

• Redes

– Tipo A: (gran tamaño): n1.0.0.0
– Tipo B: (tamaño medio): n1.n2.0.0
– Tipo C: (pequeñas): n1.n2.n3.0

• Para simplificar se usan direcciones simbólicas

(nombres)

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SOCKETS

Los sockets son mecanismos de comunicación entre procesos que
permiten que un proceso hable ( emita o reciba información ) con otro
proceso incluso estando en distintas máquinas.

Un socket es al sistema de comunicación entre ordenadores lo que un
buzón o un teléfono es al sistema de comunicación entre personas: un
punto de comunicación entre dos agentes ( procesos o personas
respectivamente ) por el cual se puede emitir o recibir información.
La forma de referenciar un socket por los procesos implicados es
mediante un descriptor del mismo tipo que el utilizado para referenciar
ficheros.
Se podrá realizar redirecciones de los archivos de E/S estándar
(descriptores 0,1 y 2) a los sockets y así combinar entre ellos aplicaciones
de la red.
Todo nuevo proceso creado heredará, por tanto, los descriptores de
sockets de su padre.

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SOCKETS

La comunicación entre procesos a través de sockets se basa en la
filosofía CLIENTE-SERVIDOR:
Un proceso en esta comunicación actuará de proceso servidor creando un socket cuyo
nombre conocerá el proceso cliente, que podrá "hablar" con el proceso servidor a través de la
conexión con dicho socket
El otro proceso actuará como cliente creando un socket sin nombre cuyo descriptor usará para
leer o escribir
El enlace entre los dos sockets permite una comunicación bidireccional,
característica propia de los sockets y que los diferencia de los pipes, o
canales de comunicación unidireccional entre procesos de una misma
máquina.

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SOCKETS

El mecanismo de comunicación vía sockets tiene los siguientes pasos:

1º) El proceso servidor crea un socket con nombre y espera la conexión.

2º) El proceso cliente crea un socket sin nombre.

3º) El proceso cliente realiza una petición de conexión al socket servidor.

4º) El cliente realiza la conexión a través de su socket mientras el proceso servidor
mantiene el socket servidor original con nombre.

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SOCKETS

Es muy común en este tipo de comunicación lanzar un proceso hijo, una vez
realizada la conexión, que se ocupe del intercambio de información con el proceso
cliente mientras el proceso padre servidor sigue aceptando conexiones.
*Todo socket viene definido por dos características fundamentales:

- El tipo del socket, que indica la naturaleza del mismo, el tipo de
comunicación que puede generarse entre los sockets.

- El dominio del socket especifica el conjunto de sockets que pueden
establecer una comunicación con el mismo.

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Tipos de SOCKETS

Define las propiedades de las comunicaciones en las que se ve
envuelto un socket, esto es, el tipo de comunicación que se puede
dar entre cliente y servidor.
Estas pueden ser:

- Fiabilidad de transmisión.
- Mantenimiento del orden de los datos.
- No duplicación de los datos.
- El "Modo Conectado" en la comunicación.
- Envío de mensajes urgentes

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Tipos de SOCKETS

Los tipos disponibles son los siguientes:

* Tipo SOCK_DGRAM:

sockets para comunicaciones en modo no conectado,
con envío de datagramas de tamaño limitado ( tipo telegrama ). En dominios Internet
el protocolo del nivel de transporte sobre el que se basa es el UDP.

* Tipo SOCK_STREAM:

para comunicaciones fiables en modo conectado, de

dos vías y con tamaño variable de los mensajes de datos. En dominios Internet
subyace el protocolo TCP.

* Tipo SOCK_RAW:

permite el acceso a protocolos de más bajo nivel como el

IP ( nivel de red )

* Tipo SOCK_SEQPACKET: tiene las características del SOCK_STREAM pero

además el tamaño de los mensajes es fijo.

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Dominio de un SOCKET

Indica el formato de las direcciones que podrán tomar los sockets y los protocolos que
soportarán dichos sockets.

La estructura genérica es

struct sockaddr {

u__short sa__family;
char
sa__data[14];

/* familia */
/* dirección */

};

Pueden ser:

AF_UNIX
AF_INET

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Dominio de un SOCKET

Dominio AF_UNIX ( Address Family UNIX ):

El cliente y el servidor deben estar en la misma máquina.
Debe incluirse el fichero cabecera /usr/include/sys/un.h.
La estructura de una dirección en este dominio es:

struct sockaddr__un {

sun__family;
sun__data[108];

short
char
};

/* en este caso AF_UNIX */
/* dirección */

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Dominio de un SOCKET

Dominio AF_INET ( Address Family INET ):

El cliente y el servidor pueden estar en cualquier máquina de la red Internet.
Deben incluirse los ficheros cabecera
/usr/include/netinet/in.h
/usr/include/arpa/inet.h
/usr/include/netdb.h.

La estructura de una dirección en este dominio es:

struct in__addr {

u__long
};

s__addr;

struct sockaddr__in {

sin_family;

short
u__short sin_port;
struct
char
};

/* en este caso AF_INET */
/* numero del puerto */

in__addr sin__addr; /* direcc Internet */
sin_zero[8];

/* campo de 8 ceros */

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Filosofía Cliente-Servidor

El SERVIDOR

Vamos a explicar el proceso de comunicación servidor-cliente en modo conectado,
modo utilizado por las aplicaciones estándar de Internet (telnet, ftp).
El servidor es el proceso que crea el socket no nombrado y acepta las conexiones a
él.
El orden de las llamadas al sistema para la realización de esta función es:

1º) int socket ( int dominio, int tipo, int protocolo )
2º) int bind ( int dfServer, struct sockaddr* direccServer, int longDirecc )
3º) int listen ( int dfServer, int longCola )
4º) int accept ( int dfServer, struct sockaddr* direccCliente, int* longDireccCli)

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Filosofía Cliente-Servidor

El SERVIDOR

1º) int socket ( int dominio, int tipo, int protocolo )

crea un socket sin nombre de un dominio, tipo y protocolo específico
dominio : AF_INET, AF_UNIX
tipo
protocolo : 0 ( protocolo por defecto )

: SOCK__DGRAM, SOCK__STREAM

2º) int bind ( int dfServer, struct sockaddr* direccServer, int longDirecc )

nombra un socket: asocia el socket no nombrado de descriptor dfServer con la dirección del socket
almacenado en direccServer.
La dirección depende de si estamos en un dominio AF_UNIX o AF_INET.

3º) int listen ( int dfServer, int longCola )

especifica el máximo número de peticiones de conexión pendientes.

4º) int accept ( int dfServer, struct sockaddr* direccCliente, int* longDireccCli)

escucha a