Programmation Réseau

Transcription

1 TC 3TC PRS Programmation Réseau Département Télécommunications Services & Usages

2 Programmation Réseau - Slides gracieusement mis à disposition par Fabrice Valois - Pourquoi programmation réseau? - Le concept de Socket - API socket - Un peu de méthode 2

3 Rappel - Au niveau transport, une application active est identifiée par le quadruplet : (@IP Source, Port Dest, Port Dest ) - Les numéros de port destination sont définis, les numéros de port source sont alloués de façon dynamique 3

4 socket? - Origine BSD pour communications IPC - Point de communication entre processus distants/locaux - Echange bidirectionnel - socket peut être vu comme un triplet (protocole, port, adresse) socket : interface de communication pour la communication réseau (TCP/UDP) 4

5 Programmation Réseau? - Basé sur un fonctionnement client/serveur Ouverture de socket Contrôle de socket Transfert de données dans la socket Fermeture de socket Serveur socket bind listen accept établissement d une connexion Client socket connect API Socket (C) read write envoi d une requête réponse write read close fermeture close 5

6 API socket - Interface de programmation permettant aux applications Client/Serveur d'échanger des données et des informations de contrôle - Frontière entre le système d'exploitation et l'espace utilisateur - N'implique pas forcément l'utilisation du réseau (utilisation de loopback) 6

7 API socket (...) - 5 paramètres sont nécessaires pour définir une communication entre 2 applications (2 processus) : Type de protocole utilisé (commun entre les 2 de la machine client N du port associé au processus du serveur N du port associé au processus serveur 7

8 Structure socket #include <sys/socket.h> int socket ( int domain, int type, int protocole ) s = socket (domaine, type, protocole) ; domaine : identifiant de la socket PF_UNIX : socket local au système d'exploitation Unix (comm. inter-processus) PF_INET : socket permettant d'accéder au réseau local via IP PF_INET6 : socket pour l'utilisation d'ipv6 PF_ROUTE : socket permettant de passer des paramètres (tables de routage, ARP, ) au noyau du système 8

9 Structure socket (...) #include <sys/socket.h> int socket ( int domain, int type, int protocole ) s = socket (domaine, type, protocole) ; type : identifiant le protocole utilisé dans la socket SOCKET_STREAM : socket type connecté (pour le domaine PF_INET : TCP) SOCKET_DGRAM : utilisé par des communications de type datagramme (pour le domaine PF_INET : UDP) SOCKET_RAW : socket permet d'utiliser directement des protocoles de bas niveau (ICMP) (nécessite les droits du super-user) 9

10 Structure socket (...) #include <sys/socket.h> int socket ( int domain, int type, int protocole ) s = socket (domaine, type, protocole) ; protocole : identifiant de protocole IPPROTO_UDP : UDP (nécessite SOCKET_DGRAM) IPPROTO_TCP : TCP (nécessite SOCKET_STREAM) IPPROTO_ICMP : ICMP (nécessite SOCKET_RAW) 10

11 Appels systèmes (1) - Nécessité de rattacher l'adresse locale et le socket int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); sockfd : descripteur de la socket créée sockaddr : pointeur sur une adresse protocole addrlen : taille de la structure d'adresse 11

12 Appels systèmes (2) - Initialement, un socket est non connecté (UDP) - Appel système permettant d'associer de façon permanente le socket à une destination éloignée (passage en mode connecté) - Les transmissions seront alors fiables (TCP) int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); sockfd : descripteur de la socket créée sockaddr : pointeur sur une adresse protocole addrlen : taille de la structure d'adresse 12

13 Appels systèmes (3) - Attente de connexion entrante int listen(int sockfd, int backlog); sockfd : descripteur de la socket créée backlog : nombre de connexion à mettre en attente pendant l'exécution de l'appel appel() - Valeur max = 5. 13

14 Appels systèmes (4) - Traitement, par le serveur, d'une demande de connexion distante - Création d'un nouveau socket suivant la demande du client - Bascule en mode connecté - Gestion itérative ou parallèle des connexions int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); sockfd : descripteur du socket sur lequel sont attendues les connexions addr : adresse du client addrlen : longueur de l'adresse du client 14

15 Méthode (1) Côté client / côté serveur / en mode UDP ou TCP : Créer un socket en spécifiant l'ensemble des paramètres (port, buffer, type, ) fonction socket() Attacher le socket à une adresse locale (sauf client TCP) fonction bind() 15

16 Méthode (2) Après création du socket... Du côté Serveur UDP : Boucle : attente de message - Lecture de datagramme read() ou recvfrom() - Envoi d'une réponse write() ou sendto() Note : un seul client à la fois 16

17 Méthode (2 bis ) Après création du socket... Du côté Serveur TCP : Attente de demande d'ouverture de connexion (i.e. écoute active du port ouvert, jusqu'à 5 demandes en attente) listen() Acceptation d'une connexion entrante accept() Réception / émission de segments read() write() Note : pas de multi-session ( usage de fork()) 17

18 Méthode (3) Après création du socket... Du côté Client (en UDP) : Emission de données vers l'adresse du serveur write() ou sendto() Eventuellement, attente de réponse read() ou recvfrom() 18

19 Méthode (3 bis ) Après création du socket... Du côté Client (en TCP) : Etablissement d'une connexion connect() Emission de données vers l'adresse du serveur write() Eventuellement, attente de réponse read() 19

20 Socket (UDP, mode non connecté) l appel système socket permet de créer une structure en mémoire contenant les paramètres (@, buffer,..) l appel système bind permet d'associer la socket à l'adresse locale et d'allouer un numéro de port Serveur Client l appel système sendto a un comportement similaire au write. Il contient en plus des paramètres supplémentaires qui indique la destination socket bind socket bind idem pour recvfrom (read) recvfrom envoi d une requête sendto close sendto réponse recvfrom close fermeture close 20

21 Socket (TCP, mode connecté) Serveur Client l appel système socket permet de créer une structure en mémoire contenant les paramètres (@, buffer,..) l appel système bind permet d'associer la socket à l'adresse locale et d'allouer un numéro de port l appel système listen permet pour écouter les requêtes socket bind listen accept établissement d une connexion socket connect l appel système accept est bloquant. Quand une connexion est établie par un client, l appel système accept se débloque et crée un processus fils pour le servir read envoi d une requête write l appel système connect permet d ouvrir une connexion avec une application serveur write réponse read write, read, close close fermeture close 21