Адреси сокетів. Настройка адреси сокета. Системний виклик bind()

Коли сокет створений, необхідно набудувати його адресу. Для цього використовується системний виклик bind(). Перший параметр виклику повинен містити дескриптор сокета, для якого проводиться настройка адреси. Другий і третій параметри задають цю адресу.

В другому параметрі повинен бути покажчик на структуру struct sockaddr, видалену, що містить, і локальні частини повної адреси.

Покажчики типу struct sockaddr * зустрічаються в багатьох мережних системних викликах; вони використовуються для передачі інформації про те, до якої адреси прив'язаний або повинен бути прив'язаний сокет. Розглянемо цей тип даних докладніше. Структура struct sockaddr описана у файлі <sys/socket.h> таким чином:

struct sockaddr {

short sa_family;

char sa_data[14];

};

Такий склад структури обумовлений тим, що мережні системні виклики можуть застосовуватися для різних сімейств протоколів, які по-різному визначають адресні простори для видалених і локальних адрес сокета. По суті справи, цей тип даних є лише загальним шаблоном для передачі системним викликам структур даних, специфічних для кожного сімейства протоколів. Загальним елементом цих структур залишається тільки поле short sa_family (яке в різних структурах, природно, може мати різні імена, важливо лише, щоб всі вони були одного типу і були першими елементами своїх структур) для опису сімейства протоколів. Вміст цього поля системний виклик аналізує для точного визначення складу інформації, що поступила.

Для роботи з сімейством протоколів TCP/IP ми використовуватимемо адресу сокета наступного вигляду, описаного у файлі <netinet/in.h>:

struct sockaddr _in{

short sin_family;

/* Вибране сімейство протоколів

– завжди AF_INET */

unsigned short sin_port;

/* 16-бітовий номер порту в мережному

порядку байт */

struct in_addr sin_addr;

/* Адреса мережного інтерфейсу */

char sin_zero[8];

/* Це поле не використовується, але повинне

завжди бути заповнено нулями */

};

Перший елемент структури – sin_family задає сімейство протоколів. В нього ми заноситимемо вже відому нам приречену константу AF_INET (див. попередній розділ).

Видалена частина повної адреси – IP-адреса – міститься в структурі типу struct in_addr, з якою ми зустрічалися в розділі "Функції перетворення IP-адрес inet_ntoa(), inet_aton()" .

Для вказівки номера порту призначений елемент структури sin_port, в якому номер порту повинен зберігатися в мережному порядку байт. Існує два варіанти завдання номера порту: фіксований порт за бажанням користувача і порт, який довільно призначає операційна система. Перший варіант вимагає вказівки як номер порту позитивного наперед відомого числа і для протоколу UDP звичайно використовується при настройці адрес сокетів і при передачі інформації за допомогою системного виклику sendto() (див. наступний розділ). Другий варіант вимагає вказівки як номер порту значення 0. В цьому випадку операційна система сама прив'язує сокет до вільного номера порту. Цей спосіб звичайно використовується при настройці сокетів програм клієнтів, коли наперед точно знати номер порту для програмісту необов'язково.

Який номер порту може задіювати користувач при фіксованій настройці? Номери портів з 1 по 1023 можуть призначати сокетам тільки процеси, що працюють з привілеями системного адміністратора. Як правило, ці номери закріплені за системними мережними службами незалежно від виду операційної системи, що використовується, для того, щоб призначені для користувача клієнтські програми могли запрошувати обслуговування завжди за одними і тими ж локальними адресами. Існує також ряд широко вживаних мережних програм, які запускають процеси з повноваженнями звичайних користувачів (наприклад, X-Windows). Для таких програм корпорацією Internet по привласненню імен і номерів (ICANN) виділяється діапазон адрес з 1024 по 49151, який небажано використовувати щоб уникнути можливих конфліктів. Номери портів з 49152 по 65535 призначені для процесів звичайних користувачів. У всіх наших прикладах при фіксованому завданні номера порту у серверу ми використовуватимемо номер 51000.

IP–адреса при настройці також може бути визначений двома способами. Він може бути прив'язаний до конкретного мережного інтерфейсу (тобто мережній платні), примушуючи операційну систему принимать/передавать інформацію тільки через цей мережний інтерфейс, а може бути прив'язаний і до всієї обчислювальної системи в цілому (інформація може бути получена/отослана через будь-який мережний інтерфейс). В першому випадку як значення поля структури sin_addr.s_addr використовується числове значення IP-адреси конкретного мережного інтерфейсу в мережному порядку байт. В другому випадку це значення повинне бути рівно значенню приреченої константи INADDR_ANY, приведеному до мережного порядку байт.

Третій параметр системного виклику bind() повинен містити фактичну довжину структури, адреса якої передається як другий параметр. Ця довжина міняється залежно від сімейства протоколів і навіть розрізняється в межах одного сімейства протоколів. Розмір структури, що містить адресу сокета, для сімейства протоколів TCP/IP може бути визначений як sizeof(struct sockaddr_in).

Системний виклик для прив'язки сокета до конкретної адреси

Прототип системного виклику

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

int bind(int sockd

struct sockaddr *my_addr

int addrlen);

Опис системного виклику

Системний виклик bind служить для прив'язки створеного сокета до певної повної адреси обчислювальній мережі.

Параметр sockd є дескриптором створеного раніше комунікаційного вузла, тобто значенням, яке повернув системний виклик socket().

Параметр my_addr є адресою структури, що містить інформацію про те, куди саме ми хочемо прив'язати наш сокет – те, що прийнято називати адресою сокета. Він має тип покажчика на структуру-шаблон struct sockaddr, яка повинна бути конкретизована залежно від сімейства протоколів, що використовується, і заповнена перед викликом.

Параметр addrlen повинен містити фактичну довжину структури, адреса якої передається як другий параметр. Ця довжина в різних сімействах протоколів і навіть в межах одного сімейства протоколів може бути різною (наприклад, для UNIX Domain).

Значення, що повертається

Системний виклик повертає значення 0 при нормальному завершенні і негативне значення – у разі помилки.

Контрольні питання

1. Що таке в вашому розумінні компьютерна мережа?

2. Коли і де виникли перші нелокальні мережі?

3. Що таке в вашому розумінні протокол?

4. Скільки та які рівні можна виділити в сімействі протоколів ТСР/ІР?

5. Яким чином перераховані рівні співвідносяться з класичною моделлю стека протоколів OSI/ISO?

6. Дайте коротку характеристику кожному з рівнів сімейства протоколів.

7. В чому полягає призначення рівня мережного інтерфейсу?

8. Назвіть декілька протоколів, що відносять до цього рівня.

9. Що береться за основу передачі на рівні мережного інтерфейсу?

10. В чому полягає призначення рівня Internet?

11. Назвіть декілька протоколів, що відносять до цього рівня.

12. Що береться за основу передачі на рівні Internet?

13. Що таке датаграма? Де вона використовується?

14. Опишіть структуру ІР пакета.

15. Опишіть та дайте коротку характеристику класам ІР адрес.

16. В чому полягає призначення транспортного рівня?

17. Назвіть декілька протоколів, що відносять до цього рівня.

18. Що береться за основу передачі на транспортному рівні?

19. Дайте визначення порта пристрою.

20. Що таке адресний простір та адресний простір пристрою?

21. Що таке сокет? Чи має дане поняття якісь синоніми?

22. Дайте визначення поняттю encapsulation.

23. Де та яким чином використовується encapsulation?

24. В чому полягає призначення рівня додатків/процесів?

25. Назвіть декілька протоколів, що відносять до цього рівня.

26. Дайте визначення моделі клієнт-сервер.

27. Хто або що може виступати в якості клієнта?

28. Хто або що може виступати в ролі серверу?

29. Опишіть коротко модель взаємодії процесів за допомогою архітектури клієнт-сервер.

30. Яким чином організовано взаємодію процесів за допомогою датаграм?

31. В чому полягає складність передачі між процесами числової інофрмації?

32. Які функції підтримують таку передачу?

33. Як та з якою метою можна створити сокет?

34. Що таке адреса сокету та як її визначити?