Workshop sobre programação em C usando a API Berkeley Sockets - Carlos A. M. dos Santos
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O documento apresenta um workshop sobre programação em C usando a API Berkeley Sockets. O workshop irá cobrir conceitos de redes como modelo OSI, endereçamento IPv4 e IPv6, e tipos de transmissão TCP e UDP. Também inclui exercícios práticos para construir servidores e clientes de rede usando sockets.
Workshop sobre programação em C usando a API Berkeley Sockets - Carlos A. M. dos Santos
- 1. Workshop sobre programação em C usando a API Berkeley Sockets Carlos A. M. dos Santos unixmania at gmail dot com Workshop TcheLinux de Software Livre FTEC, Porto Alegre 30 de maio de 2009
- 2. ●Conhecer a linguagem C ●Experiência básica com a interface do shell ●Saber usar um editor de programas ●Saber compilar um programa :-) ●Saber usar o comando man ●Curiosidade Requisitos
- 3. ●Engenheiro Agrícola (UFPEL) ●Mestre em Ciência da Computação (UFRGS) ●1º Contato com Unix em 1989 (EMBRAPA) ●Experiência com diversos “sabores” de Unix ●Experiência com Linux de 1993 a 1999 ●(Portuguese-HOWTO, LDP, SGMLtools) ●Usuário de FreeBSD desde 1999 ●Ex-administrador de redes, ex-professor, etc. ●Atualmente, desenvolvedor (HP) Sobre o Apresentador
- 4. Comunicado O conteúdo desta apresentação não se refere a qualquer produto, processo, tecnologia ou informação pertencente HP. As opiniões contidas nesta apresentação são de responsabilidade exclusiva do autor e não refletem políticas, práticas ou negócios da HP.
- 5. Conteúdo Um pouco de teoria (calma, não dói!) ● Como funciona a Internet – Modelo conceitual da Internet (Tanenbaum) – Detalhes camada de rede – Endereçamento e subredes – Endereços IPv4 e IPv6 ● Detalhes da camada de transporte – Transmissão orientada a conexão (TCP) – Transmissão orientada a datagrama (UDP) Prática ● Servidor e cliente orientados a conexão ● Servidor e cliente orientados a datagrama ● Ambientes de pilha dupla (IPv4/IPv6)
- 6. Como Funciona a Internet G G G G Internet (gateways) obelix asterix
- 7. Modelo Conceitual (Tanenbaum) HTTP, etc Transporte TCP, UDP obelixasterix IP IEEE 802.2 IEEE 802.x HTTP, etc TCP, UDP IP IEEE 802.2 G Rede Enlace de dados Física Aplicação IEEE 802.x G Host-to-network (modelo Internet)
- 8. Modelo Conceitual Exemplo: envio de formulário HTTP Transporte Rede Enlace de dados Física Aplicação carga (payload) carga (payload) carga (payload) carga (payload) origemdestino origemdestino origemdestino ... 00:1b:77:0f:32:87 192.168.1.154 80 POST /form.php HTTP/1.1
- 9. Camada de Rede Endereçamento e Subredes – IPv4 1100 100100010000100010100000 1010 Hexadecimal Decimal (QDD) Binário 192 1541168 c0 9a01a8 Não-especificado Decimal (QDD) 0.0.0.0 255 0255255 Endereços especiais Máscara de subrede 1111 0000 Hexadecimal Binário ff 00ffff 1111 1111111111111111 0000 Loopback/localhost 127.0.0.1/255.0.0.0 Endereço/comprimento 192.168.1.154/24 Formas de representação Endereço/máscara 192.168.1.154/255.255.255.0 Endereço (32 bits)
- 10. Camada de Rede Endereçamento e Subredes – IPv6 fec0 00000000baba000ecafebebe 0001Hexadecimal Endereço (128 bits) Binário Localhost/loopback Hexadecimal + QDD ::1/128 Alguns enrereços especiais Rede mista IPv6/ IPv4 ffff c8a8Hexadecimal 192.168.1.2540000 0000000000000000 019a Não-especificado ::/128 não cabe neste espaço ffff0000 0000000000000000 Representação/notação • 8 grupos de 4 dígitos hexadecimais • zeros à esquerda de um grupo podem ser omitidos • Um ou mais grupos seguidos de quatro zeros podem ser substituídos por “::” • os 32 bits mais à direita podem ser representados em QDD
- 11. Camada de Transporte Tipos de Transmissão Suportados Com conexão (TCP) ●Entrega garantida ●Ordem garantida ●Controle de fluxo e congestionamento ●Início e término do envio demorados (handshake) Sem conexão (UDP) ●Não garante entrega ●Não garante ordem ●Não controla fluxo ou congestionamento ●Envio imediato
- 12. Violações do Modelo (necessárias para melhor desempenho) Large segment offload (LSO) – delega o envio de grandes segmentos de dados à placa de rede, aliviando o processador. TCP segmentation offload (TSO) – LSO em TCP. A placa de rede deve possuir um TCP Offload Engine or (TOE). Large Receive Offload (LRO) – placas de rede modernas acumulam pacotes recebidos em “rajada” e geram uma só interrupção para todos eles. Isso precisa ser tratado pelo driver.
- 13. BSD Sockets (4.2BSD, 1983) Funções Cabeçalhos sys/types.h sys/socket.h netdb.h netinet/in.h arpa/inet.h Funções de início/fim socket(2), close(2), shutdown(2) bind(2), connect(2) listen(2), accept(2) Funções de envio send(2), sendto(2), sendmsg(2), write(2) Funçoes de recepção recv(2), recvfrom(2), recvmsg(2), read(2) Funçoes auxiliares fcntl(2), ioctl(2), select(2) sendfile(2) inet(3), byteorder(3)
- 14. BSD Sockets (4.2BSD, 1983) Estruturas de Dados
- 15. Prática (baseada no código fornecido) ● Fazer os servidores TCP e UDP receberem o número da porta na linha de comando ● Fazer o cliente UDP receber o número da porta na linha de comando ● Fazer os programas operarem em modo não bloqueante. Dica: fcntl(2) ● Fazer os programas operarem com prazo para envio/recebimento. Dica: select(2) ● Fazer os programas operarem em modo duplex (um chat simples) ● Fazer os programas operarem com IPv4 e IPv6
- 16. Referências Stevens, W. Richard; Fenner, Bill; Rudoff, Andrew. Unix Network Programming. Addison-Wesley, 2004. Tanenbaum, Andrew. Computer Networks, 4th edition. Prentice Hall, 2003. Hall, Brian. Beej's Guide to Network Programming Using Internet Sockets. http://beej.us/guide/bgnet/ Wikipedia. Berkeley sockets. http://en.wikipedia.org/wiki/Berkeley_sockets Wikipedia. Large segment offload http://en.wikipedia.org/wiki/TCP_segmentation_offloading TcheLinux. http://www.tchelinux.org/ As pessoas que fazem o TcheLinux. http://people.tchelinux.org/