Programmation des sockets de Berkeley en C

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1 Programmation des sockets de Berkeley en C 26 février 2012 IUT de Lyon - La Doua - Département Informatique

2 1 Introduction aux sockets Généralités Description 2 Programmation des sockets en C Gestion de la socket 3 Mode non-connecté 4 Mode connecté Particularités du mode connecté 5 Fonctions utiles Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes

3 Plan 1 Introduction aux sockets Généralités Description 2 Programmation des sockets en C Gestion de la socket 3 Mode non-connecté 4 Mode connecté Particularités du mode connecté 5 Fonctions utiles Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes

4 Généralités L API socket L API socket (Application Program Interface) permet au programmeur de concevoir facilement des applications nécessitant des communications. Concue par l université de Berkeley en Intégrée au BSD Unix depuis la version 4.3 (1986). Devenue un standard pour les communications Internet. Construite pour ressembler à l API de manipulation de fichiers d Unix.

5 Description Les sockets Les sockets sont... Un ensemble de primitives assurant la gestion des communications informatiques, Génériques : elles s adaptent aux différents besoins de communication, Indépendantes de protocoles et d un type de réseau en particulier : Réseaux locaux, internet... Parfois dissociées de tout réseau : Par exemple : communication locale (interne à une machine) : domaine Unix! adaptées au développement d applications suivant le modèle client-serveur.

6 Description Une socket Une socket... désigne un point d entrée/sortie pour une communication, est l interface qui permet à un processus d envoyer des données à un autre processus, et d en recevoir. a un identificateur homogène à un descripteur de fichier. se manipule de façon similaire à un fichier mais avec des directives particulières : open socket, read recv, write send... possède des fonctions propres à la gestion des réseaux : bind, connect, accept, listen...

7 Plan 1 Introduction aux sockets Généralités Description 2 Programmation des sockets en C Gestion de la socket 3 Mode non-connecté 4 Mode connecté Particularités du mode connecté 5 Fonctions utiles Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes

8 Gestion de la socket Ouverture de socket Fichiers à inclure... #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h>... Ouverture d une socket... int socket(int domain, int type, int protocol);... Retourne l identifiant de la socket (-1 en cas d erreur).

9 Gestion de la socket paramètres de la fonction socket int domain : domaine de communication PF INET (ou AF INET) : internet en IPv4 PF INET6 (ou AF INET6) : internet en IPv6... et plein d autres... int type : mode de communication (type de socket) SOCK DGRAM : mode datagramme (pour UDP) SOCK STREAM : mode stream (pour TCP) SOCK RAW : pour accèder directement à la couche IP. int protocol : protocole de communication IPPROTO TCP, IPPROTO UDP, IPPROTO RAW... Il n y a généralement qu un protocole par type. Dans ce cas on peut mettre 0 pour prendre celui par défaut.

10 Gestion de la socket Structure d adresse Pour stocker les adresses (et d autres infos), on utilise un type générique : struct sockaddr Toutes les fonctions manipulant des adresses contiennent ce type dans leur prototype. Des structures d adresses particulières existent en fonction du domaine : Domaine Internet (PF INET) : types d adresses : struct sockaddr in. Domaine Unix (PF UNIX) : types d adresses : struct sockaddr un.... Il faudra faire des cast avec (struct sockaddr) lorsqu on passe les types spécialisés aux fonctions manipulant des adresses.

11 Gestion de la socket structure d adresse pour PF INET structure sockaddr #include <netinet/in.h> struct sockaddr_in { short sin_family; // PF INET unsigned short sin_port; // Port d ecoute ou de connexion struct in_addr sin_addr; // INADDR ANY ou IP de connexion char sin_zero[8]; // Pas utilise }; struct in_addr { u_long s_addr; };

12 Gestion de la socket Remplissage de la structure sin port : Attention, il faut convertir le numero de port en standard réseau!! On utilise la fonction htons (host to network short) : Code : remplissage sin port struct sockaddr_in adressea; adressea.sin_port = htons(20000); sin addr : Attention, il faut convertir l adresse IP en entier non-signé. On utilise la fonction inet addr Code : remplissage sin addr : adressea.sin_addr = inet_addr( ); //ne pas oublier les guillemets c est une chaine de caracteres

13 Gestion de la socket Attacher une socket à une adresse Fonction bind int bind(int sockfd, struct sockaddr my_addr, int addrlen); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) struct sockaddr *my addr : pointeur sur l adresse à associer à la socket (mon adresse). int addrlen : longueur de l adresse (utiliser sizeof ). Retourne -1 en cas d erreur, 0 sinon.

14 Gestion de la socket Fermeture de socket Fonction close int close(int sockfd); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) Retourne -1 en cas d erreur, 0 sinon.

15 Plan 1 Introduction aux sockets Généralités Description 2 Programmation des sockets en C Gestion de la socket 3 Mode non-connecté 4 Mode connecté Particularités du mode connecté 5 Fonctions utiles Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes

16 Lire dans une socket UDP (recevoir un message) Fonction recvfrom int recvfrom (int sockfd, void buf, int buflen, unsigned int flags, struct sockaddr exp_addr, int addrlen); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) void *buf : pointeur vers le buffer contenant les données reçues. int buflen : longueur du buffer (en octets). unsigned int flags : spécifie le type de réception du message (en général mis à 0). struct sockaddr *exp addr : pointeur sur l adresse de l expéditeur (renseigné par l expéditeur). int addrlen : longueur de l adresse de l expéditeur (renseigné par l expéditeur). Retourne -1 en cas d erreur, le nombre d octets lus sinon.

17 Écrire dans une socket UDP (écrire un message) Fonction sento int sendto (int sockfd, const void buf, int buflen, unsigned int flags, const struct sockaddr dest_addr, int addrlen); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) void *buf : pointeur vers le buffer contenant les données à envoyer. int buflen : longueur du buffer (en octets). unsigned int flags : spécifie le type d envoi du message (en général mis à 0). struct sockaddr *dest addr : pointeur sur l adresse du destinataire (à renseigner). int addrlen : longueur de l adresse du destinataire (à renseigner). Retourne -1 en cas d erreur, le nombre d octets écrits sinon.

18 Plan 1 Introduction aux sockets Généralités Description 2 Programmation des sockets en C Gestion de la socket 3 Mode non-connecté 4 Mode connecté Particularités du mode connecté 5 Fonctions utiles Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes

19 Particularités du mode connecté Ouverture d une file d attente (côté serveur) Fonction listen int listen(int sockfd, int backlog); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) int backlog : définit la longueur maximale de la file d attente (retourné par socket) Attention!! Ne fonctionne qu avec des sockets de type SOCK STREAM ou SOCK SEQPACKET Retourne 0 ou 1 en cas d erreur

20 Particularités du mode connecté Attendre une connexion (côté serveur) Fonction accept int accept(int sockfd, struct sockaddr addr, int addrlen); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) struct sockaddr *addr : pointeur sur l adresse du client dont on accepte la connexion. int addrlen : longueur de l adresse du client. Retourne un identifiant de socket de communication ou 1 en cas d erreur.

21 Particularités du mode connecté Se connecter à un serveur (côté client) Fonction accept int connect(int sockfd, struct sockaddr serv_addr, int addrlen); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) struct sockaddr *serv addr : pointeur sur l adresse du serveur. int addrlen : longueur de l adresse du serveur. Retourne 0 ou 1 en cas d erreur

22 Particularités du mode connecté Fermeture de socket en mode connecté Si on ferme une socket avec close(), tout écoute tentative d écoute reverra 0 et tout tentative d envoi renverra -1. Il est conseillé de déconnecter la socket avant de la fermer pour différencier les erreurs du fonctionnement normal. Fonction shutdown int shutdown(int sockfd, int how); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) int how : paramètre de fermeture : 0 (SD RECEIVE) interdit la lecture sur cette socket. 1 (SD SEND) interdit l envoi de données sur cette socket. 2 (SD BOTH) interdit les deux. Retourne -1 en cas d erreur, 0 sinon.

23 Lire dans une socket TCP (recevoir un message) Fonction recv int recv (int sockfd, void buf, int buflen, unsigned int flags); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) void *buf : pointeur vers le buffer contenant les données reçues. int buflen : longueur du buffer (en octets). unsigned int flags : spécifie le type de réception du message (en général mis à 0). Retourne -1 en cas d erreur, le nombre d octets lus sinon.

24 Écrire dans une socket TCP (écrire un message) Fonction send int send (int sockfd, const void buf, int buflen, unsigned int flags); int sockfd : identifiant de la socket (retourné par socket) void *buf : pointeur vers le buffer contenant les données à envoyer. int buflen : longueur du buffer (en octets). unsigned int flags : spécifie le type d envoi du message (en général mis à 0). Retourne -1 en cas d erreur, le nombre d octets écrits sinon.

25 Plan 1 Introduction aux sockets Généralités Description 2 Programmation des sockets en C Gestion de la socket 3 Mode non-connecté 4 Mode connecté Particularités du mode connecté 5 Fonctions utiles Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes

26 Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes Fonctions de conversion Big/Little-endian Conversion convention locale vers convention réseau (Big-endian). Fonctions htonl et htons #include <arpa/inet.h> unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong); unsigned short int htons(unsigned short int hostshort); Conversion convention réseau (Big-endian) vers convention locale. Fonctions ntohl et htons unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong); unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort);

27 Fonctions de conversion et de manipulation d adresses et hôtes Fonctions de manipulation d adresses et d hôtes Conversion chaîne IP en valeur 32 bits et inversement : Fonctions inet addr et inet ntoa unsigned int inet_addr (char str) ; char inet_ntoa (struct in_addr ip) ; Évitez inet addr au profit de inet aton(), inet pton(3) qui fournissent un renvoi d erreur plus propre. Obtention de noms de machine d après l adresse et inversement : Fonctions gethostname, gethostbyname, gethostbyaddr #include <netdb.h> struct hostent { char h_name; / Nom officiel de l hote. / char h_aliases; / Liste d alias. / int h_addrtype; / Type d adresse de l hote. / int h_length; / Longueur de l adresse. / char h_addr_list; / Liste d adresses. / } struct hostent gethostbyname(const char name); //adresse d une machine distante d apres son nom. struct hostent gethostbyaddr(const char addr, int len, int type); //nom d apres l adresse. int gethostname (char name,int length) ; //nom de la machine locale.