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BTS IRIS 2Les sockets1 Programmation réseau Les sockets de Berkeley.

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1 BTS IRIS 2Les sockets1 Programmation réseau Les sockets de Berkeley

2 BTS IRIS 2Les sockets 2 Généralités Les sockets : modèle permettant la communication inter processus (IPC - Inter Process Communication) sur un même poste ou à travers un réseau TCP/IP Les sockets : modèle permettant la communication inter processus (IPC - Inter Process Communication) sur un même poste ou à travers un réseau TCP/IP Avant leur introduction, le seul mécanisme standard qui permettait à deux processus de communiquer se faisait par l'intermédiaire des pipes. Avant leur introduction, le seul mécanisme standard qui permettait à deux processus de communiquer se faisait par l'intermédiaire des pipes. Les sockets se situent juste au-dessus de la couche transport Les sockets se situent juste au-dessus de la couche transport Deux modes de communication possibles : Deux modes de communication possibles : Le mode connecté, utilisant le protocole TCP Le mode connecté, utilisant le protocole TCP Le mode non connecté, utilisant le protocole UDP Le mode non connecté, utilisant le protocole UDP

3 BTS IRIS 2Les sockets 3 Le modèle client/serveur Le modèle client/serveur Présentation des sockets Présentation des sockets Les primitives dinitialisation Les primitives dinitialisation Les primitives déchange dinformation Les primitives déchange dinformation Exemples Exemples Plan du cours

4 BTS IRIS 2Les sockets 4 Le modèle client/serveur

5 BTS IRIS 2Les sockets 5 Protocoles de communication Les protocoles de communication (comme TCP/IP) permettent la communication entre 2 applications différentes (point-à-point), éventuellement sur 2 postes différents Le détail du transfert effectif des données est spécifié par le protocole de communication de la couche transport mais le moment et la façon dont les applications interagissent entre elles sont définis par le programmeur Pour la communication point-à-point utilisant un protocole de type TCP/IP : le modèle client/serveur est le + utilisé (et le plus simple)

6 BTS IRIS 2Les sockets 6 Connexion / Sans connexion Il existe 2 types dapplication : Applications orientées connexion Applications orientées sans connexion Applications orientées connexion : protocole sous-jacent en mode connecté : TCP/IP protocole fiable Applications orientées sans connexion : protocole sous-jacent en mode non connecté : UDP/IP vérifications doivent être faites au niveau applicatif Protocole non fiable mais rapide

7 BTS IRIS 2Les sockets 7 Mode de connexion Le mode connecté : Le mode connecté : communication téléphonique communication téléphonique protocole TCP. protocole TCP. une connexion durable est établie entre les deux processus une connexion durable est établie entre les deux processus l'adresse de destination n'est pas nécessaire à chaque envoi de données. l'adresse de destination n'est pas nécessaire à chaque envoi de données. Il faut penser à fermer la connexion Il faut penser à fermer la connexion

8 BTS IRIS 2Les sockets 8 Mode de connexion Le mode non connecté Le mode non connecté communication par courrier communication par courrier protocole UDP protocole UDP nécessite l'adresse de destination à chaque envoi nécessite l'adresse de destination à chaque envoi aucun accusé de réception n'est donné. aucun accusé de réception n'est donné. Risque de paquets perdu… Risque de paquets perdu… Ordre des paquets inconnu… Ordre des paquets inconnu…

9 BTS IRIS 2Les sockets 9

10 BTS IRIS 2Les sockets 10 Positionnement dans le modèle OSI Les sockets se situent juste au-dessus de la couche transport du modèle OSI (protocoles UDP ou TCP) Les sockets se situent juste au-dessus de la couche transport du modèle OSI (protocoles UDP ou TCP) Couche application Application utilisateur Orientée connexion Application utilisateur Orientée sans connexion Couche transport TCP UDP sockets

11 BTS IRIS 2Les sockets 11 Création dun socket Le concept de socket a été créé pour accomplir les communications inter-processus (IPC) Un socket est utilisé pour permettre aux processus de communiquer entre eux, de la même manière que le téléphone ou le courrier permet de communiquer entre plusieurs personnes Pour attendre des demandes de communications : créer un socket (sorte de point découte) Il faut créer un socket avec les bonnes options

12 BTS IRIS 2Les sockets 12 Options Il faut spécifier son type dadressage Les deux types dadressage les plus répandus : AF_UNIX : famille dadresse UNIX (locale : pas de réseau) AF_INET : famille dadresse Internet (format xx.xx.xx.xx) Il faut spécifier un numéro de port sur la machine Ce numéro doit être compris entre et Il faut spécifier son type les deux types les plus répandus sont SOCK_STREAM : spécifiques au mode connecté (TCP) SOCK_DGRAM : spécifiques au mode non-connecté (UDP)

13 BTS IRIS 2Les sockets 13 Options De la même façon quon attribue un numéro de téléphone à une personne pour recevoir des appels, il faut spécifier au socket une adresse à laquelle il doit recevoir les messages qui lui sont destinés ( bind ) Les sockets de type SOCK_STREAM ont la possibilité de mettre les requêtes de communication dans une file dattente ( listen )

14 BTS IRIS 2Les sockets 14 Attente les demandes Une fois créé, le socket va attendre les demandes de communication ( accept ) Après la prise en compte de cette demande, le socket peut se remettre à attendre les demandes de communication Utilisation de Thread ou de fork()

15 BTS IRIS 2Les sockets 15 Connexion entre 2 sockets Une fois créé le socket qui reçoit des demandes de communication, peut être appelé par un autre socket Il faut connecter un socket à un autre socket qui est en attente ( connect ) Une fois la connexion établie, la conversation peut commencer ( read, write …) À la fin de la communication (comme on raccroche le téléphone) il faut fermer le socket qui a servi à la communication ( close )

16 BTS IRIS 2Les sockets 16 Les primitives dinitialisation et de mise en relation

17 BTS IRIS 2Les sockets 17 Initialisation Initialisation obligatoire avant utilisation des sockets Initialisation obligatoire avant utilisation des sockets WSADATA WSAData; WSAStartup(MAKEWORD(2,0), &WSAData); //faire WSACleanup(); à la fin de lutilisation des sockets

18 BTS IRIS 2Les sockets 18 Création du socket SOCKET sock; //initialiser une variable de type socket SOCKADDR_IN sin; //informations techniques du socket //si serveur : sin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //si client : // sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); //adresse serveur sin.sin_family = AF_INET; //famille du socket sin.sin_port = htons(4148); //port sur lequel se connecter ou écouter // ports réservés // ports réservés sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); //création du socket TCP/IP //1er paramètre : famille du socket //2ième paramètre : type de socket //3 ième paramètre : protocole IP

19 BTS IRIS 2Les sockets 19 Relier le socket à ladresse et au port bind(sock, (SOCKADDR *) &sin, sizeof(sin)); Attache le socket directement au port et à l'adresse définis dans sin Attache le socket directement au port et à l'adresse définis dans sin Trois paramètres Trois paramètres sock : le socket initialisé sock : le socket initialisé &sin : adresse de structure SOCKADDR_IN &sin : adresse de structure SOCKADDR_IN sizeof(sin) : la taille de ladresse sizeof(sin) : la taille de ladresse

20 BTS IRIS 2Les sockets 20 Écouter le port (serveur) int val = listen(sock, 0); écouter le port sur le socket : écouter le port sur le socket : 1er argument, sock : socket sur lequel le listen() écoutera 1er argument, sock : socket sur lequel le listen() écoutera 2nd argument, le BACKLOG : nombre maximum de connections qui seront écoutées en même temps 2nd argument, le BACKLOG : nombre maximum de connections qui seront écoutées en même temps retourne 0, ou SOCKET_ERROR en cas de problème retourne 0, ou SOCKET_ERROR en cas de problème généralement utilisé après les appels socket et bind et juste avant accept généralement utilisé après les appels socket et bind et juste avant accept Ne sutilise quen mode connecté Ne sutilise quen mode connecté Largument backlog spécifie le nombre de connections à établir dans une file dattente par le système lorsque le serveur exécute lappel accept Largument backlog spécifie le nombre de connections à établir dans une file dattente par le système lorsque le serveur exécute lappel accept

21 BTS IRIS 2Les sockets 21 Accepter une connexion (serveur) SOCKADDR_IN csin; int val; val = accept(sock, (SOCKADDR *)&csin, sizeof(csin)) permet d'accepter une connection permet d'accepter une connection 1er argument: le socket (qui est en écoute…) 1er argument: le socket (qui est en écoute…) 2ème argument : SOCKADDR du client connecté 2ème argument : SOCKADDR du client connecté 3ème argument : la taille de ladresse du client 3ème argument : la taille de ladresse du client retourne un identificateur du socket de réponse, ou INVALID_SOCKET en cas derreur retourne un identificateur du socket de réponse, ou INVALID_SOCKET en cas derreur

22 BTS IRIS 2Les sockets 22 Demander une connexion (client) int s; s = connect(sock, (SOCKADDR *)&ssin, sizeof(ssin)) permet d'établir une connexion avec un serveur permet d'établir une connexion avec un serveur 1er argument : le socket 1er argument : le socket 2ème argument : adresse de l'hôte à contacter 2ème argument : adresse de l'hôte à contacter 3ème argument : taille de l'adresse de l'hôte 3ème argument : taille de l'adresse de l'hôte retourne 0 si la connexion a eu lieu, sinon -1 retourne 0 si la connexion a eu lieu, sinon -1 Pour établir une connexion, le client ne nécessite pas de faire un bind() Pour établir une connexion, le client ne nécessite pas de faire un bind()

23 BTS IRIS 2Les sockets 23 Les primitives déchanges dinformation

24 BTS IRIS 2Les sockets 24 Émission dinformation Une fois que le programme dapplication dispose dun socket, il peut lutiliser afin de transférer des données 5 primitives utilisables : send sendto sendmsg write writev

25 BTS IRIS 2Les sockets 25 Mode connecté send, write et writev ne permettent pas dindiquer dadresse de destination write ( int sockfd, char *buff, int nbytes ) ; writev ( int sockfd, iovec *vect_E/S, int lgr_vect_E/S ) ; int send (int sockfd, char *buff, int nbytes, int flags ) ; sockfd : descripteur de socket buff : pointeur sur un tampon où sont stockées les données à envoyer nbytes : nombre doctets ou de caractères que lon désire envoyer vect_E/S : pointeur vers un tableau de pointeurs sur des blocs qui constituent le message à envoyer flags : drapeau de contrôle de la transmission

26 BTS IRIS 2Les sockets 26 Mode non-connecté sendto et sendmsg imposent dindiquer ladresse de destination int sendto (int sockfd, char *buff, int nbytes, int flags, struct sockaddr *to, int addrlen) ; 4 premiers arguments : mêmes que pour send 2 derniers arguments : adresse de destination et sa taille int sendmsg ( int sockfd, struct struct_mesg, int flags ) ; on utilise la structure : struct struct_mesg { int *sockaddr ; int sockaddr_len ; iovec *vecteur_E/S int vecteur_E/S_len int *droit_dacces int droit_dacces_len } Pour les cas où lappel sendto fréquemment utilisé, on utilise également cette structure

27 BTS IRIS 2Les sockets 27 Réception dinformation 5 primitives de réception dinformation symétriques aux appels denvoi : read readv recv recvfrom recvmsg

28 BTS IRIS 2Les sockets 28 Mode connecté int read ( int sockfd, char *buff, int nbytes ) ; int recv (int sockfd, char *buff, int nbytes, int flags ) ; sockfd : descripteur du socket sur lequel les données seront lues buff : pointeur sur un buffer où seront stockées les données lues nbytes : nombre maximal doctets ou de caractères qui seront lus flags : drapeau de contrôle de la transmission int readv ( int sockfd, iovec *vect_E/S, int lgr_vect_E/S ) ; readv permet de mettre les données lues dans des cases mémoire non contiguës Ces cases mémoires sont pointées par un tableau de pointeurs qui lui même est pointé par vect_E/S lgr_vect_E/S est la longueur de ce tableau

29 BTS IRIS 2Les sockets 29 Mode non-connecté il faut préciser les adresses des correspondants desquels on attend des données int recvfrom (int sockfd, char *buff, int nbytes, int flags, struct sockaddr *from, int addrlen) ; Symétrique de sendto int recvmsg (int sockfd, struct struct_mesg, int flags); Symétrique de sendmsg utilise la même structure struct_mesg

30 BTS IRIS 2Les sockets 30 Les ports réservés Unix echo 7 (tcp) echo 7 (udp) systat 11 (tcp users) daytime 13 (tcp) daytime 13 (udp) netstat 15 (tcp) ftp-data 20 (tcp) ftp 21 (tcp) telnet 23 (tcp) smtp 25 (tcp mail) time 37 (tcp timserver) time 37 (udp timserver) name 42 (udp nameserver) whois 43 (tcp nicname) domain 53 (udp) domain 53 (tcp) hostnames 101 (tcp hostname)

31 BTS IRIS 2Les sockets 31

32 BTS IRIS 2Les sockets 32

33 BTS IRIS 2Les sockets 33 Exemple : serveur « Hello World ! »

34 BTS IRIS 2Les sockets 34 Fichiers den-tête et bibliothèques Windows : Windows : #include #include "winsock2.h" Unix : #include

35 BTS IRIS 2Les sockets 35 Serveur void main() { WSADATA WSAData; WSAStartup(MAKEWORD(2,0), &WSAData); SOCKET sock, SOCKET csock; SOCKADDR_IN sin, SOCKADDR_IN csin; sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(5500); if(bind(sock, (SOCKADDR *)&sin, sizeof(sin)) < 0) cout<<"error bind"; else cout<<"bind ok"; if(listen(sock, 0)<0) cout<<"erreur de listen"; else cout<<"listen ok"; while(true){ int sinsize = sizeof(csin); if((csock = accept(sock, (SOCKADDR *)&csin, &sinsize)) != INVALID_SOCKET) { if(send(csock, "yes!", 4, 0)<0) cout<<"error send"; else cout<<"send ok !"; }}}

36 BTS IRIS 2Les sockets 36 Client void main() { WSADATA WSAData; WSAStartup(MAKEWORD(2,0), &WSAData); SOCKET sock; SOCKADDR_IN sin; char *buffer = new char[255]; //configuration en local TCP/IP if(sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) < 0) cout<<"error sock"; else cout<<"sock ok!"<

37 BTS IRIS 2Les sockets 37 Différents types de serveurs Tant quil ny a pas de connexions le serveur se bloque sur cette appel Lorsquune demande de connexion arrive, lappel accept se termine Le serveur peut gérer les demandes de 2 manières : Itérativement : le serveur traite lui même la requête, ferme le nouveau socket puis invoque de nouveau accept pour obtenir la demande suivante Simultanément : lorsque lappel accept se termine, le serveur crée un serveur fils chargé de traiter la demande (appel de fork et exec). Lorsque le fils a terminer il ferme le socket et meurt. Le serveur maître ferme quand à lui la copie du nouveau socket après avoir exécuté le fork. Il appel ensuite de nouveau accept pour obtenir la demande suivante.

38 BTS IRIS 2Les sockets 38 Exemple de serveur itératif int sockfd, newsockfd ; if ( ( sockfd = socket (.....)) < 0 ) err_sys(« erreur de socket ») ; if ( bind ( sockfd,....) < 0 ) err_sys (« erreur de bind ») if ( listen ( sockfd, 5) < 0 ) ; err_sys (« erreur de listen » ) ; for ( ; ; ) { newsockfd = accept ( sockfd,.....) ; if ( newsockfd < 0) err_sys( « erreur de accept ») ; execute_la_demande( newsockfd ) ; close ( newsockfd ) ; }

39 BTS IRIS 2Les sockets 39 Exemple de serveur à accès concurrent int sockfd, newsockfd ; if ( ( sockfd = socket (.....)) < 0 ) err_sys(« erreur de socket ») ; if ( bind ( sockfd,....) < 0 ) err_sys (« erreur de bind ») if ( listen ( sockfd, 5) < 0 ) ; err_sys (« erreur de listen » ) ; for ( ; ; ) { newsockfd = accept ( sockfd,.....) ; if ( newsockfd < 0) err_sys( « erreur de accept ») ; if ( fork() == 0 ) { close ( sockfd ) ; execute_la_demande( newsockfd ) ; exit (1) ; } close ( newsockfd ) ; }


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