• Говорят, что протоколы обеспечивают упорядочение, если они гарантируют доставку данных в том же порядке, в котором они были отправлены.
• Протоколы предоставляют защиту от ошибок в том случае, если они автоматически отбрасывают поврежденные сообщения и подготавливаются к повторной передаче данных.
• Потоковые протоколы распознают только байтовые границы. Последовательности байтов могут разделяться и доставляться адресату по мере появления данных.
• Пакетные протоколы обрабатывают пакеты данных, сохраняя границы пакета и доставляя полные пакеты получателям. Пакетные протоколы, как правило, требуют определенного максимального размера пакета.
Хотя
каждый из перечисленных атрибутов не зависит от остальных, в приложениях употребляются только два основных типа протоколов. Дейтаграммные протоколы являются механизмами пакетной передачи, не предоставляя при этом ни упорядочения, ни защиты от ошибок. Широко используется дейтаграммный протокол UDP, являющийся представителем семейства протоколов TCP/IP. Потоковые протоколы (такие как TCP из TCP/IP) — это протоколы потоковой передачи, которые обеспечивают и упорядочение, и защиту от ошибок.
Несмотря на то что дейтаграммные протоколы вроде UDP, несомненно, полезны [118] , мы остановимся на применении потоковых протоколов, поскольку их легче использовать для большинства приложений. Подробное описание разработки протоколов и различий между их отдельными видами можно найти во многих книгах, например, [33] и [34].
17.1.4. Адреса
Поскольку каждый протокол поддерживает собственное определение сетевого адреса, интерфейс сокетов должен абстрагировать адреса. В качестве базовой формы адреса используется структура
struct sockaddr
; его содержимое устанавливается по-разному для каждого семейства адресов. Передавая
struct sockaddr
в системный вызов, процесс также указывает размер передаваемого адреса. Тип
socklen_t
определяется как число, достаточно большое для хранения размера любого сокета, который используется системой.
118
Многие высокоуровневые протоколы, такие как BOOTP и NFS, построены на основе UDP.
Все типы
struct sockaddr
соответствуют приведенному ниже определению.
#include <sys/socket.h>
struct sockaddr {
unsigned short sa_family;
char sa_data[MAXSOCKADDRDATA];
}
Первые два байта (размер
short
) указывают семейство адресов, к которому относится данный адрес. Перечень стандартных адресных семейств, используемых приложениями Linux, приведен в табл. 17.1.
Таблица 17.1. Семейства протоколов и адресов
Адрес
Протокол
Описание протокола
AF_UNIX
PF_UNIX
Домен Unix.
AF_INET
PF_INET
TCP/IP (версия 4).
AF_INET6
PF_INET6
TCP/IP (версия 6).
AF_AX25
PF_AX25
AX.25, используется радиолюбителями.
AF_IPX
PF_IPX
Novell IPX.
AF_APPLETALK
PF_APPLETALK
AppleTalk DDS.
AF_NETROM
PF_NETROM
NetROM,
используется радиолюбителями.
17.2. Служебные функции
Во всех примерах этого раздела используются две функции:
copyData
и
die
. Функция
copyData
считывает данные из одного файлового дескриптора и записывает их в какой-то другой дескриптор (до тех пор, пока имеются данные для чтения). Функция
die
вызывает
perror
и завершает программу. Мы ввели обе указанные функции в файл
sockutil.с
для того, чтобы сделать обучающие программы немного проще. Для справки ниже показана реализация двух данных функций.
1: /* sockutil.с */
2:
3: #include <stdio.h>
4: #include <stdlib.h>
5: #include <unistd.h>
6:
7: #include "sockutil.h"
8:
9: /* выдает сообщение об ошибке через функцию perror и прекращает работу программы */
10: void die(char * message) {
11: perror(message);
12: exit(1);
13: }
14:
15: /* Копирует данные из дескриптора файла 'from' в дескриптор файла
16: 'to' до полного завершения копирования. Выходит из программы, если
17: происходит ошибка. Предполагается, что для обоих файлов установлено
18: блокирующее чтение и запись. */
19: void copyData(int from, int to) {
20: char buf[1024];
21: int amount;
22:
23; while ((amount = read(from, buf, sizeof(buf))) > 0) {
24: if (write(to, buf, amount) != amount) {
25: die("write");
26: return;
27: }
28: }
29: if (amount < 0)
30: die("read");
31: }
17.3. Основные действия с сокетами
Подобно большинству остальных ресурсов Linux сокеты реализуются через файловую абстракцию. Они создаются при помощи системного вызова
socket
, который возвращает файловый дескриптор. После соответствующей инициализации сокета данный дескриптор может использоваться для запросов
read
и
write
, как и любой другой файловый дескриптор. Когда процесс завершает работу с сокетом, его необходимо закрыть через функцию
close
для того, чтобы освободить все ресурсы, ассоциированные с ним.