AMPLIACION DE SISTEMAS OPERATIVOS SOCKETS AIRAN GODOY HERNANDEZ JOSE MARIA RODRIGUEZ RODRIGUEZ 5º INGENIERIA EN INFORMATICA

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1 AMPLIACION DE SISTEMAS OPERATIVOS SOCKETS AIRAN GODOY HERNANDEZ JOSE MARIA RODRIGUEZ RODRIGUEZ 5º INGENIERIA EN INFORMATICA 1

2 Definición de Socket Punto de comunicación entre procesos, mediante el cual pueden emitir o recibir información. Uso de Descriptores. 2

3 Características de un socket A cada socket le corresponde una constante simbólica definida en <sys/socket.h> Dominio: : Conjunto de sockets con los cuales se podrá establecer comunicación. Tipo: : Define las propiedades de las comunicaciones en las cuales está implicado. 3

4 Dominio de socket Dominio Unix: estos estos sockets se destinan a una comunicación local: les corresponden direcciones locales que son referencias a Unix idénticas a las de los archivos. ls, rm Dominio Internet: la conexión a una dirección Internet de este tipo de socket necesita la preparación de un objeto que tenga la estructura sockaddr_in.. Para ello: Conocimiento de la dirección de la máquina local: gethostname, gethostbyname,, INADDR_ANY Elección de un número de puerto: getservbyname, IPPORT_RESERVED 4

5 Dominio de un socket Formato de direcciones y protocolos Dominio UNIX (AF_UNIX) : Los son locales donde se definen. struct sockaddr_un { short sun_family char sun_data[108]; }; Los sockets sun_family; /* dominio UNIX */ [108]; /* referencia de dirección n */ 5

6 Dominio de un socket Dominio Internet (AF_INET) : Asigna un servicio a una máquina determinada. struct in_addr{ u_long s_addr; }; struct sockaddr_in{ short sin_family; /* familia de dirección: AF_INET */ u_short sin_port; /* número n de puerto */ struct in_addr sin_addr; /* dirección n Internet */ char sin_zero[8]; /* campo de 8 ceros */ }; 6

7 Tipo de un socket Propiedades de comunicación 1. Fiabilidad de la transmisión. 2. Conservación del orden de los datos. 3. No duplicación de datos. 4. Comunicación en modo conectado. 5. Conservación de los límites de los mensajes. 6. Envío de mensajes <<urgentes>>. 7

8 Tipo de un socket Tipos disponibles (características, propiedades, protocolo) SOCK_DGRAM: : Destinados a la comunicación en modo no conectado para envío de datagramas de tamaño limitado. Propiedad 5. UDP. SOCK_STREAM: : Comunicaciones fiables en modo conectado. Propiedades Propiedad 6. TCP. SOCK_RAW: Acceso a los protocolos de más bajo nivel. Superusuario.. IP. 8

9 FUNCIONES BASICAS SOCKET BIND CONNECT CLOSE LISTEN ACCEPT WRITE SEND READ RECV SENDTO RECVFROM SHUTDOWN GETSOCKNAME GETPEERNAME 9

10 FUNCIONES int socket (dominio,tipo,protocolo) Crea un socket para comunicaciones. Devuelve un descriptor ó -1. Cuando se crea un proceso hijo hereda este descriptor. Dominio : PF_UNIX, PF_LOCAL, PF_INET, PF_INET6, PF_IPX, PF_NETLINK, PF_X25, PF_AX25, PF_ATMPVC, PF_APPLETALK, PF_PACKET -Tipo : SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, SOCK_RAW, SOCK_SEQPACKET, SOCK_RDM 10

11 FUNCIONES int bind (socket,localaddr,addrlen) Especifica una dirección local y un número de puerto del protocolo Asigna un nombre (dirección + puerto) al socket. int connect (socket, addr,addrlen addrlen) Orientado a conexión-> Establece una conexión con el otro socket No orientado a conexión-> addr es la dirección por defecto a la cual se envían los datagramas. 11

12 FUNCIONES int close (socket) Si n procesos usan el socket decrementa las referencias y lo libera cuando n=0. Cierra la conexión y libera el socket. int listen (socket, qlen) Establece una conexión pasiva ( Espera peticiones de entrada) qlen= Longitud de la cola para socket establecidos completamente Solo se aplica a los socket SOCK_STREAM, SOCK_SEQPACKET Y SOCK_RDM 12

13 FUNCIONES int accept (dominio,addr addr,len) Retira una petición de la cola de peticiones pendientes (definida en listen) Si no hay pendientes y el socket es con bloqueo queda esperando Llena la estructura apuntada por addr con la dirección y puerto remoto. 13

14 FUNCIONES int write (socket, buf, len) - Envía datos a traves de la conexión TCP. int send (socket, mensaje, lon, flags) - Envia un mensaje - Solo cuando el socket este en estado connected - Flags especifica si el mensaje es fuera de banda 14

15 FUNCIONES int read (socket, buf, len) - Lee datos de una conexión TCP. int recv (socket, mensaje, lon, flags) - Recibe un datagrama - Solo cuando el socket este en estado connected 15

16 FUNCIONES int sendto (int socket, const void *mensaje, int lon, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen) - Envía un mensaje. int recvfrom (int socket, const void *mensaje, int lon, unsigned int flags, const struct sockaddr *from, int fromlen) -Recibe datos de un socket. 16

17 FUNCIONES inet_aton, inet_ntoa Convierte entre una string que especifica la dirección IP expresada en decimal separada por. en su valor binario en formato de red y viceversa. inet_pton, inet_ntop Convierte entre una string que especifica la dirección IP expresada en decimal separada por. en una estructura de direccion de red y viceversa. htons - Convierte enteros binarios del orden nativo del equipo al orden estándar de red y viceversa. 17

18 FUNCIONES int shutdown (socket, direccion) Cierra la conexión en una sola dirección 0 Entrada 1 Salida 2 Ambas Getsockname, getpeername Obtiene la dirección y puerto de los extremos 18

19 EJEMPLO CLIENTE DNS 19

20 INTRODUCCION El cliente DNS se encarga de enviar un paquete al puerto 53 mediante UDP con una pregunta, y el servidor responde con otro paquete con la respuesta. En la pregunta el usuario especifica el tipo de interrogación que desea (A, NS, SOA...) Para utilizar el programa se usa la ste.. Sintaxis :./cliente DirIPServidor NombreDominio 20

21 INTRODUCCION Formato de los mensajes CABECERA PREGUNTA RESPUESTA AUTORIDAD ADICIONAL RRs RRs RRs 21

22 INTRODUCCION Formato de la cabecera Identificador QR Cód. Int AA TC RD RA Z Cód. Resp QD Count AN Count NS Count AR Count QR : Pregunta (0) Respuesta (1) Cód. Resp : No error (0) Errores(1-5) Cód. Int : Pregunta(0) Preg.. Inversa (1) Status (2) QDCount : Nº de preguntas AA : Respuesta con autorización ANCount : Nº de RRs de respuestas TC : Truncado NSCount : Nº de RRs de autoridad RD : Solicita recursividad ARCount : Nº de RRs de Adicional RA : Recursividad disponible Z : Reservado 22

23 INTRODUCCION Formato de la pregunta QNAME.. QTYPE QCLASS QNAME : Puede ser una secuencia de etiquetas acabadas en un 0, acabadas en un puntero o puede ser un puntero. QTYPE : Tipo de interrogación (1 A 2 NS 5 NS - 6 SOA 11 WKS 12 PTR 13 HINFO 15 MX 16 TXT) QCLASS : Clase de interrogación ( 1 IN 2 CS - 3 CH 4 CH) 23

24 INTRODUCCION Formato del Registro de Recurso NOMBRE.. TIPO CLASE TTL (32) LONGITUD DATOS DATOS DESCRIPTIVOS COMPRESION : Reemplazar un nombre de dominio completo o la parte final de un nombre de dominio por un puntero a una ocurrencia anterior. 1 1 OFFSET 24

25 25 25 INTRODUCCION INTRODUCCION Formato de los Datos Formato de los Datos CNAME CNAME CPU CPU OS OS PREFERENCE PREFERENCE EXCHAGE EXCHAGE NSDNAME NSDNAME PTRDNAME PTRDNAME MNAME MNAME RNAME RNAME SERIAL SERIAL REFRESH REFRESH RETRY RETRY EXPIRE EXPIRE MINIMUM MINIMUM PTR PTR CNAME CNAME MX MX SOA SOA ADDRESS ADDRESS A HINFO HINFO ADDRESS ADDRESS PROTOCOL PROTOCOL BITMAP BITMAP BITMAP BITMAP WKS WKS NS NS TXTDATA TXTDATA TXT TXT

26 PETICION/RESPUESTA Ejemplo : Queremos saber quien es el administrador de la página de playboy Id = 45 QR = 0 C. Int = 0 AA TC =0 RD= 1 RA Z Cód. Resp CABECERA QD Count = 1 AN Count NS Count AR Count PREGUNTA QNAME = TYPE = SOA CLASS = IN 26

27 PETICION/RESPUESTA Ejemplo : Queremos saber quien es el administrador de la página de playboy 27

28 PETICION/RESPUESTA Ejemplo : Queremos saber quien es el administrador de la página de playboy Id = 45 QR =1 C. Int =0 AA=0 TC = 0 RD = 1 RA=1 Z C. Resp = 0 QD Count = 1 AN Count = 1 NS Count = 1 AR Count = 0 QNAME = TYPE = SOA CLASS = IN NOMBRE = TIPO = CNAME CLASE = IN TTL = LONG.. DATOS DATOS = Phat playboy.com. Type = SOA clase = IN ttl= 30 3dchi.playboy.com Tim.playboy.com Serial = Refresh = 3600 Retry = 900 Expire = Minimum = 30 CABECERA PREGUNTA RESPUESTA AUTORIDAD ADICIONAL 28

29 EJEMPLOS 29

30 EJEMPLOS 30

31 ESTRUCTURAS typedef struct { unsigned id :16; // IDENTIFICADOR unsigned rd :1; // FLAG DE RECURSIVIDAD unsigned tc :1; // FLAG DE TRUNCAMIENTO unsigned aa :1; // RESPUESTA AUTORITATIVA unsigned opcode :4; // TIPO DE CONSULTA unsigned qr :1; // FLAG DE PREGUNTA O RESPUESTA unsigned rcode :4; // CODIGO DE RESPUESTA unsigned z :3; // NO USADO unsigned ra :1; // RECURSION DISPONIBLE unsigned qdcount :16; // NUMERO DE PREGUNTAS unsigned ancount :16; // NUMERO DE RRs de RESPUESTA unsigned nscount :16; // NUMERO DE RRs de AUTORIDAD unsigned arcount :16; // NUMERO DE RRs ADICIONALES } HEADER; 31

32 ESTRUCTURAS typedef struct { unsigned qtype :16; // TIPO DE PREGUNTA unsigned qclass :16; // CLASE DE PREGUNTA } PREGUNTA; typedef struct { unsigned type :16; // TIPO DE RECURSO unsigned class :16; // CLASE DE RECURSO unsigned ttl1 :16; // TIEMPO DE VIDA unsigned ttl2:16; unsigned rdlength :16; // LONGITUD DE LOS DATOS } RECURSO; typedef struct { unsigned a:8; unsigned b:8; unsigned c:8; unsigned d:8; // ESTRUCTURA PARA OBTENER UNA DIRECCION IP // PRIMER DIGITO // SEGUNDO DIGITO // TERCER DIGITO // CUARTO DIGITO } AR; 32

33 ESTRUCTURAS typedef struct { unsigned serial1:16; unsigned serial2:16; unsigned refresh1:16; unsigned refresh2:16; unsigned retry1:16; unsigned retry2:16; unsigned expire1:16; unsigned expire2:16; unsigned minimum1:16; unsigned minimum2:16; } SOAREG; // SERIAL // TIEMPO DE REFRESCO // TIEMPO DE REINTENTO // TIEMPO DE EXPIRACION // VALOR PREDETERMINADO PARA TTL char *Tipo[17] = {"","A","NS","3","4","CNAME","SOA","7","8","9","10","WKS",,"WKS", "PTR","HINFO","","MX","TXT"}; char *Clase[5] = {"","IN","CS","CH","HS"}; 33

34 FUNCIONES int CodificaNombre(char *buf* buf,, char *qname* qname, int qnamelen) Recibe un puntero a la zona del paquete donde irá el nombre codificado (buf), el nombre a codificar (qname)) y la longitud de dicho nombre (qnamelen). Empieza en el ultimo punto sustituyéndolo por un 0 (marca de fin de nombre) y cada vez que encuentra otro lo sustituye por un valor numérico que coincide con el número de caracteres hasta el siguiente punto. Ejemplo : se transformaría en 3www3dis5ulpgc2es0 void Imprime (u_char( **posmem posmem, u_char *buf) Recibe una posición de memoria (posmem( posmem) ) y la posición de inicio del paquete (buf( buf). Se encarga de imprimir un nombre de dominio por pantalla teniendo o en cuenta que puede ser un conjunto de etiquetas acabado en 0, un conjunto de etiquetas acabados en un puntero o un puntero. Cuando se acaba de imprimir, posmem apunta ahora a la siguiente 34 dirección después del nombre.

35 FUNCIONES void MuestraRR(u_char **pointer,u_char *buf,int cont) Recibe la posición de memoria del RR (pointer( pointer), el inicio del paquete (buf( buf) ) y el numero de RR (cont( cont). Imprime por pantalla los registros de recursos (tantos como diga la variable cont) ) a partir de pointer : 1. Imprime el nombre de dominio. 2. La estructura RECURSO (clase, tipo, ttl y long. datos). 3. Para mostrar el contenido de los datos se tiene en cuenta el tipo interrogación (A, NS, SOA). Ej : si es A se imprime una dirección IP (estructura AR). dirección si es SOA se muestra el nombre del servidor, la l de correo y luego la estructura SOAREG. Se hace uso de la función Imprime. Cuando se acaba de imprimir pointer apunta ahora al siguiente registro de recurso (Autoridad ó Adicional). 35

36 FUNCIONES Int ConstruyePaquete(char *buf, char *qname, int qnamelen) Recibe un puntero al inicio del paquete (buf), el nombre del dominio (qname)) y la longitud de dicho nombre (qnamelen( qnamelen). Se crea un paquete con la pregunta : Se rellenan los campos de la cabecera (estructura HEADER) : hp.id = CodPaquete; hp.qr = 0; // PREGUNTA hp.opcode = 0; // PREGUNTA ESTANDAR hp.z = 0; // Z DEBE ESTAR A 0 hp.qdcount = htons(1); // NUMERO DE PREGUNTAS hp.tc = 0; // NO TRUNCAR hp.rd = 1; // PREGUNTA RECURSIVA Seguidamente nos encargamos de la pregunta : 1 - Llamamos a la función CodificaNombre 2 - Pedimos al usuario el tipo de interrogación que desea y ponemos la clase a 1 (IN). Se devuelve el tamaño del paquete creado. 36

37 FUNCIONES int DecodificaPaquete(u_char *buf, int buflen) CODIGO Recibe un puntero al inicio del paquete (buf), la longitud del paquete (buflen). Muestra la información que contiene el paquete de respuesta. Va accediendo a las posiciones de memoria de la cabecera,, la pregunta (QNAME, tipo y clase) y los registros de recursos (para mostrar los datos se hace uso de la función MuestraRR). int main(int int argc,, char **argv argv) Recibe como parámetros el nº argumentos y los argumentos (dirección IP del servidor y el nombre de dominio). Si el nombre de dominio no acaba en punto se le añade. Se inicializa y crea el socket (puerto 53 UDP) Empaquetamos (función ConstruyePaquete) ) y enviamos el paquete. Recibimos la respuesta y la desempaquetamos (función 37 DecodificaPaquete) )

38 FIN 38