Sockets
André Restivo
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
April 29, 2013
André Restivo (FEUP)
Sockets
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Sumário
1
Introdução
2
Cliente/Servidor
3
API C++
4
Exemplo
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Introdução
Outline
1
Introdução
2
Cliente/Servidor
3
API C++
4
Exemplo
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Introdução
Sockets em C++
Os sockets são um protocolo independente que permite a criação de
ligações entre processos.
Os sockets podem ser:
baseados em conexões ou sem conexão: Existe uma conexão
estabelecida antes da comunicação ou cada pacote indica o seu
destino?
baseados em pacotes ou streams: As mensagens têm um tamanho ou
são um fluxo contínuo de dados?
com ou sem garantia de entrega: As mensagens podem ser perdidas,
duplicadas, reordenadas ou corrompidas?
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Introdução
Características
Um socket é caracterizado pelo seu domínio, tipo e protocolo.
Domínios comuns são:
AF_UNIX: UNIX pathname
AF_INET: host and port number
Tipos comuns são:
circuito virtual: dados recebidos pelo ordem correta e com garantia de
entrega.
datagrama: ordem aleatória e sem garantia de entrega.
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Introdução
Protocolos
Cada tipo de socket tem um ou mais protocolos possíveis:
TCP/IP (circuitos virtuais)
UDP (datagramas)
Utilização de sockets:
Baseados em conexões para ligações cliente/servidor em que o
servidor fica à espera de uma ligação do cliente.
Sem conexão para ligações P2P em que os processos são simétricos.
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Cliente/Servidor
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Introdução
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Cliente/Servidor
3
API C++
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Exemplo
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Cliente/Servidor
Comunicação: Servidor
O servidor realiza as seguintes acções:
socket: create the socket
bind: give the address of the socket on the server
listen: specifies the maximum number of connection requests that can
be pending for this process
accept: establish the connection with a specific client
send,recv: stream-based equivalents of read and write (repeated)
shutdown: end reading or writing
close: release kernel data structures
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Cliente/Servidor
Comunicação: Cliente
O cliente realiza as seguintes acções:
socket: create the socket
connect: connect to a server
send,recv: (repeated)
shutdown
close
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API C++
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Introdução
2
Cliente/Servidor
3
API C++
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Exemplo
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API C++
socket
Exemplo
#i n c l u d e <s y s / t y p e s . h>
#i n c l u d e <s y s / s o c k e t . h>
i n t s o c k e t ( i n t domain , i n t t y p e , i n t p r o t o c o l ) ;
Retorna um descritor de ficheiro (file descriptor) ou -1 se falhar
O domínio é normalmente AF_INET.
type pode ser:
SOCK STREAM: Circuito virtual
SOCK DGRAM: Datagrama
protocol é normalmente 0.
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API C++
bind
Exemplo
#i n c l u d e <s y s / t y p e s . h>
#i n c l u d e <s y s / s o c k e t . h>
i n t b i n d ( i n t s o c k f d , s t r u c t s o c k a d d r ∗my_addr , i n t a d d r l e n ) ;
sid: é o socket id (file descriptor devolvido bind).
addrPtr: um apontador para a estrutura do endereço (depende do
tipo de ligação).
len: o tamanho de *addrPtr
Associa um socket id com um endereço de forma a que outros processos se
possam ligar. No caso de usarmos IP (internet protocol) o endereço é da
forma endereço IP + porta.
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API C++
connect
Exemplo
#i n c l u d e <s y s / t y p e s . h>
#i n c l u d e <s y s / s o c k e t . h>
i n t connect ( i n t sockfd , struct sockaddr ∗ serv_addr , i n t addrlen )
Especifica o endereço (addrPtr) ao qual o cliente se quer ligar. Retorna 0
se tiver sucesso ou -1 se falhar.
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API C++
listen
Exemplo
int l i s t e n ( int sockfd , int backlog ) ;
size: número de ligações que podem ficar pendentes. Normalmente no
máximo 5.
Retorna 0 se tiver sucesso ou -1 se falhar.
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API C++
accept
Exemplo
#i n c l u d e <s y s / t y p e s . h>
#i n c l u d e <s y s / s o c k e t . h>
i n t a c c e p t ( i n t s o c k f d , s t r u c t s o c k a d d r ∗ addr , s o c k l e n _ t ∗ a d d r l e n
Retorna o socket id e endereço do cliente que se ligou ao socket.
lenPtr: máximo tamanho da estrutura do endereço. Retorna o valor real.
Espera por uma ligação, e quando esta chega cria um socket para ela.
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API C++
Tipos de Servidor
Duas formas de usar o accept:
Servidor iterativo: Apenas um socket é aberto de cada vez. Quando
uma ligação termina, o socket é fechado e podemos aceitar outra
ligação.
Servidor multi-processo: Depois de um accept é criado um novo
process/thread filho para tratar da ligação. Em alguns casos os
processos filho são criados mesmo antes das ligações serem aceites.
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API C++
Tipos de Servidor
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API C++
send
Exemplo
i n t s e n d ( i n t s o c k f d , c o n s t v o i d ∗msg , i n t l e n , i n t f l a g s ) ;
Envia uma mensagem. Retorna o número de bytes enviados ou -1 em caso
de erro.
flag normalmente = 0
Com a flag a 0 é o mesmo que:
Exemplo
i n t w r i t e ( i n t s o c k f d , c o n s t v o i d ∗msg , i n t l e n ) ; // f l a g s = 0
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API C++
recv
Exemplo
i n t r e c v ( i n t s o c k f d , v o i d ∗ buf , i n t l e n , i n t f l a g s ) ;
Recebe até, no máximo, len bytes no bufferPtr. Retorna o número de
bytes recebidos ou -1 no caso de falhar.
flag normalmente = 0
Com a flag a 0 é o mesmo que:
Exemplo
i n t r e a d ( i n t s o c k f d , v o i d ∗ buf , i n t l e n ) ;
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API C++
close / shutdown
Exemplo
close ( sockfd );
i n t shutdown ( i n t s o c k f d , i n t how ) ;
how pode ser:
0 Deixa de receber dados
1 Deixa de enviar dados
2 Deixa de enviar e receber dados
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Cliente/Servidor
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API C++
4
Exemplo
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Exemplo
Inicializar Socket
Exemplo
s o c k f d = s o c k e t ( AF_INET , SOCK_STREAM, 0 ) ;
i f ( s o c k f d < 0) {
c o u t << " E r r o r ␣ c r e a t i n g ␣ s o c k e t " << e n d l ;
e x i t ( −1);
}
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Exemplo
Criar Estrutura do Endereço
Exemplo
b z e r o ( ( c h a r ∗ ) &s e r v _ a d d r , s i z e o f ( s e r v _ a d d r ) ) ;
s e r v _ a d d r . s i n _ f a m i l y = AF_INET ;
s e r v _ a d d r . s i n _ a d d r . s _ a d d r = INADDR_ANY ;
serv_addr . sin_port = htons ( port ) ;
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Exemplo
Fazer Bind ao Socket
Exemplo
i n t r e s = b i n d ( s o c k f d , ( s t r u c t s o c k a d d r ∗) &s e r v _ a d d r , s i z e o f ( s e r v _ a d d r ) ) ;
i f ( r e s < 0) {
c o u t << " E r r o r ␣ b i n d i n g ␣ t o ␣ s o c k e t " << e n d l ;
e x i t ( −1);
}
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Exemplo
Ficar à espera de ligações
Exemplo
l i s t e n ( sockfd , 5 ) ;
client_addr_length = sizeof ( cli_addr );
n e w s o c k f d = a c c e p t ( s o c k f d , ( s t r u c t s o c k a d d r ∗) &c l i _ a d d r , &c l i e n t _ a d d r _ l e n g t h ) ;
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Exemplo
Comunicar
Exemplo
bzero ( buffer , 256);
while ( i n t n = r e c v ( newsockfd , b u f f e r , 255 , 0) > 0) {
c o u t << " R e c e i v e d ␣ message : ␣ " << b u f f e r << e n d l ;
n = s e n d ( n e w s o c k f d , " I ␣ g o t ␣ y o u r ␣ message \n " , 1 9 , 0 ) ;
bzero ( buffer , 256);
}
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Exemplo
Fechar os Sockets
Exemplo
c l o s e ( newsockfd ) ;
close ( sockfd );
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