Práctica 1 Programación de Aplicaciones Distribuidas: Sockets UDP. Laboratorio de Comunicación de Datos ITT Telemática Septiembre 2011

Transcripción

1 Práctica 1 Programación de Aplicaciones Distribuidas: Sockets UDP Laboratorio de Comunicación de Datos ITT Telemática Septiembre 2011

2 Introducción Aplicaciones Distribuidas Su funcionalidad se distribuye en diferentes máquinas Servidor Web Aplicación FTP emule Modelo cliente-servidor: Proceso cliente: envía peticiones Proceso servidor: atiende peticiones Necesario canal de comunicación 2

3 Introducción Aplicaciones Distribuidas Canal de comunicación entre dos máquinas UNIX Aplicación cliente Aplicación servidor Puerto TCP/UDP (16 bits) TCP UDP TCP UDP Dirección IP (32 bits) Dirección MAC (48 bits) ARP IP Ethernet IP Ethernet 3

4 Introducción Asociaciones y sockets Canal de comunicación Protocolo, dirección local, proceso local, dirección remota, proceso remoto Como un cable que une dos procesos Socket: extremo de un canal (enchufe) Máquina local: protocolo, dirección local, proceso local Máquina remota: protocolo, dirección remota, proceso remoto API de sockets Proporciona estructuras de datos y funciones para la programación de aplicaciones distribuidas 4

5 Programación Sockets Establecimiento del canal: socket() Crea una canal de comunicaciones bidireccional #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int socket (int familia, int tipo, int protocolo) Parámetros Familia: AF_INET Tipo: Orientado a conexión (SOCK_STREAM), No orientado a conexión (SOCK_DGRAM) Protocolo: 0 Devuelve identificador del socket (entero no negativo), -1 si error. No asocia dirección IP ni puerto 5

6 Programación Sockets Establecimiento del canal: bind() Asigna al socket una dirección IP y un puerto (TCP/UDP) locales determinados. #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int bind (int sockfd, (struct sockaddr *) direccion, int longitud) Parámetros sockfd: identificador socket devuelto por la función socket() direccion: estructura que contiene el puerto y la dirección IP locales longitud = sizeof (direccion) Devuelve -1 en caso de error 6

7 Programación Sockets Establecimiento del canal: bind() Estructura sockaddr_in (para IPv4) #struct sockaddr_in { shortsin_family; /* AF_INET */ u_short sin_port; /* puerto TCP/UDP */ struct in_addr sin_addr; /* dirección IP */ char sin_zero[8]; /* 8 bytes ceros */ struct in_addr { u_long s_addr; /* dirección IP */ 7

8 Programación Sockets Establecimiento del canal: bind() Estructura sockaddr genérica #struct sockaddr { short sa_family; /* AF_xxx */ char sa_data[14]; /* 14 bytes familia */ Uso de la estructura La estructura sockaddr siempre se pasa por referencia (dirección) Siempre va acompañada de su tamaño Sentido aplicación kernel: paso por valor Sentido kernel aplicación: paso por referencia 8

9 Programación Sockets Establecimiento del canal: bind() Uso de bind() Obligatorio en el proceso servidor: Informa al sistema operativo de que todo el tráfico recibido en un determinado puerto le corresponde Opcional en el proceso cliente Si no se especifica puerto (sin_port=0) el SO asigna el primero libre Si no se especifica dirección IP (sin_addr=inaddr_any) se aceptan conexiones/datagramas por cualquier interfaz local 9

10 Programación Sockets Establecimiento del canal: Ejemplo if ((ds = socket(af_inet, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) { error("socket"); exit(1); bzero ((char *) &servidor, sizeof (servidor); servidor.sin_family = AF_INET; /* familia Internet */ servidor.sin_port = htons (5001); /* Puerto formato red */ servidor.sin_addr.s_addr = inet_addr( ); longitud1 = sizeof(servidor); Creación del Socket UDP if( bind (ds, (struct sockaddr *) &servidor, longitud1) == -1 { error("bind"); exit(1); Asocia el socket a una dirección IP y puerto 10

11 Programación Sockets Funciones auxiliares Inicializar a cero una estructura (e.g. sockaddr_in) bzero (char * direccion, int long) Traducir direcciónes IP formato ASCII (xx.xx.xx.xx) a formato de red (y viceversa) unsigned long inet_addr (char * dir_ascii) char * inet_ntoa (struct in_addr dir_red) Ordenación de bytes unsigned long htonl (x) /* h->n long */ unsigned short htons (x) /*h->n short */ unsigned long ntohl (x) /* n->h long */ unsigned short ntohs (x) /* n->hshort */ 11

12 Programación Sockets Envío de datagramas UDP: sendto() Envía datos a través de un socket a un determinado destino #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int sendto (int sockemisor, char * mensg, int lgmensg, int opcion, (struct sockaddr *) destino, int lgdest); Parámetros sockemisor: descriptor socket origen opcion: 0 mensg: datos del datagrama destino: estructura sockaddr_in que lgmensg: longitud (n bytes) datos contiene el puerto y la dirección IP lgdest = sizeof (destino) Devuelve n de bytes transmitidos, -1 en caso de error 12

13 Programación Sockets Recepción de datagramas: recvfrom() Espera y lee un datagrama de la cola de recepción asociada a un socket #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int recvfrom (int sockreceptor, char * mensg, int lgmensg, int opcion, (struct sockaddr *) origen, int *lgorig); Parámetros sockemisor: descriptor socket destino mensg: buffer recepción lgmensg: longitud (n bytes) buffer lgorig = sizeof (destino) Devuelve n de bytes recibidos, -1 en caso de error opcion: 0 origen: estructura sockaddr_in que almacenará el puerto y la dirección IP del emisor 13

14 Programación Sockets Cierre del canal: close() Cierra el canal de comunicaciones bidireccional creado previamente por socket #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> close (int sockfd); Parámetros sockfd: descriptor devuelto por socket() 14

15 Práctica I Arquitectura básica del servidor UDP socket(): crea el canal bind(): asocia al canal una dirección IP y un puerto recvfrom(): recibe datos de un cliente sendto(): envía datos al cliente a través del socket 15

16 Práctica I Arquitectura básica del cliente UDP socket(): crea el canal bind(): asocia al canal una dirección IP y un puerto sendto(): envía datos al servidor a través del socket recvfrom(): recibe datos del servidor close(): cierra el canal 16

17 Práctica I Ejemplo: Servidor de eco UDP /* * Ejemplo servidor datagrama eco (ecodgramserv.c) */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/wait.h> #define SERVPUERTO 9999 /* puerto de escucha del servidor */ #define MAXBUFF 100 /* longitud máxima mensajes replicar con ECO */ 17

18 Práctica I Ejemplo: Servidor de eco UDP main() { int ds; /* descriptor socket */ struct sockaddr_in servidor; /* info. Servidor */ struct sockaddr_in cliente; /* info. Cliente */ int longitud1, longitud2, n, m; char buff[maxbuff]; /* buffer recepción mensajes */ if ((ds = socket(af_inet, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) { error("socket"); exit(1); Creación del Socket UDP 18

19 Práctica I Ejemplo: Servidor de eco UDP bzero ((char *) &servidor, sizeof (servidor); servidor.sin_family = AF_INET; /* familia */ servidor.sin_port = htons (PUERTO); /*formato red */ servidor.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* Cualquier IP */ longitud1 = sizeof(servidor); Inicializar sockaddr_in if( bind(ds,(struct sockaddr *)&servidor, longitud1) == -1 { error("bind"); exit(1); Enlazar la dirección local al socket 19

20 Práctica I Ejemplo: Servidor de eco UDP for (;;) { longitud2 = sizeof (cliente); bzero ((char *) &cliente, longitud2); n = recvfrom(ds, buff, MAXBUFF, 0, (struct sockaddr *)&cliente, &longitud2); if (n == -1) { error ("recvfrom"); exit (1); Recibir datagrama printf ( Datagrama procedente de %s\n",inet_ntoa (cliente.sin_addr)); printf ( Butes recibidos: %d\n",n); printf( Contenido datagrama: %s\n",buff); 20

21 Práctica I Ejemplo: Servidor de eco UDP m = sendto (ds, buff, n, 0, (struct sockaddr *)&cliente, &longitud2); if (m == -1) { error ( sendto"); exit (1); Enviar datagrama close (ds); void error (char * mensaje) { perror (mensaje); exit(1); Cerrar socket 21

22 Referencias Bibliografía J. M. Arco Rodriguez et al. Programación de Aplicaciones en Redes de Comunicaciones bajo Entorno Unix Páginas man de Linux 22