Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

Виртуальная сеть состоит из единственного компьютера, традиционно именуемого localhost, со стандартным IP-адресом 127.0.0.1. Это локальная машина. Ее адрес вы сможете найти в файле сетевых узлов etc/hosts наряду с именами и адресами других узлов, входящих в совместно используемые сети.

У каждой сети, с которой компьютер обменивается данными, есть связанный с ней аппаратный интерфейс. У компьютера в каждой сети может быть свое имя и конечно будут разные IP-адреса. Например, у машины Нейла с именем tilde три сетевых интерфейса и, следовательно, три адреса. Они записаны в файле /etc/hosts следующим образом.

127.0.0.1 localhost # Петля

192.168.1.1 tilde.localnet # Локальная частная сеть Ethernet

158.152.X.X tilde.demon.co.uk # Модемная линия связи

Первая строка — пример виртуальной сети, ко второй сети доступ осуществляется с помощью адаптера Ethernet, а третья — модемная линия связи с провайдером интернет-сервисов. Вы можете написать программу, применяющую сетевые сокеты, для связи с серверами с помощью любого из приведенных интерфейсов без каких-либо корректировок.

Выполните упражнения 15.3 и 15.4.

Далее приведена измененная программа-клиент client2.c, предназначенная для использования сетевого соединения на базе сокета в виртуальной сети. Она содержит незначительную ошибку, связанную с аппаратной зависимостью, но мы обсудим ее чуть позже в этой главе.

1. Включите необходимые директивы #includeи задайте переменные:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main() {

int sockfd;

int len;

struct sockaddr_in address;

int result;

char ch = 'A';

2. Создайте сокет клиента:

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

3. Присвойте имя сокету по согласованию с сервером:

address.sin_family = AF_INET;

address.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

address.sin_port = 9734;

len = sizeof(address);

Оставшаяся часть программы такая же, как в приведенном ранее в этой главе примере. Когда вы выполните эту версию, она завершится аварийно, потому что на данном компьютере нет сервера, выполняющегося на порте 9734.

$ ./client2

oops: client2: Connection refused

$

Как это работает

Клиентская программа использует структуру sockaddr_inиз заголовочного файла netinet/in.h для задания адреса AF_INET. Она пытается подключиться к серверу, размещенному на узле с IP-адресом 127.0.0.1. Программа применяет функцию inet_addrдля преобразования текстового представления IP-адреса в форму, подходящую для адресации сокетов. На страницах интерактивного справочного руководства для inet вы найдете дополнительную информацию о других функциях, преобразующих адреса.

Вам также нужно модифицировать серверную программу, ждущую подключений на выбранном вами номере порта. Далее приведена откорректированная программа сервера server2.c.

1. Вставьте необходимые заголовочные файлы и задайте переменные:

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

int main() {

int server_sockfd, client_sockfd;

int server_len, client_len;

struct sockaddr_in server_address;

struct sockaddr_in client_address;

2. Создайте неименованный сокет для сервера:

server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

3. Дайте имя сокету:

server_address.sin_family = AF_INET;

server_address.sin_port.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

server_address.sin_port = 9734;

server_len = sizeof(server_address);

bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);

С этой строки и далее текст примера точно совпадает с программным кодом в файле server1.c. Выполнение client2 и server2 продемонстрирует то же поведение, что и при запуске программ client1 и server1.

Как это работает

Серверная программа создает сокет домена AF_INETи выполняет необходимые действия для приема запросов на подключение к нему. Сокет связывается с выбранным вами портом. Заданный адрес определяет, каким машинам разрешено подсоединяться. Задавая такой же адрес виртуальной сети, как в клиентской программе, вы ограничиваете соединения только локальной машиной.

Если вы хотите разрешить серверу устанавливать соединения с удаленными клиентами, необходимо задать набор IP-адресов, которые разрешены. Можно применить специальное значение INADDR_ANYдля того, чтобы показать, что будете принимать запросы на подключение от всех интерфейсов, имеющихся на вашем компьютере. Если необходимо, вы можете разграничить интерфейсы разных сетей, чтобы отделить соединения локальной сети от соединений глобальной сети. Константа INADDR_ANY— 32-разрядное целое число, которое можно использовать в поле sin_addr.s_addrадресной структуры. Но прежде вам нужно решить проблему.

Если запустить приведенные версии серверной и клиентской программ на машине на базе процессора Intel под управлением Linux, то с помощью команды netstatможно увидеть сетевые соединения. Эта команда есть в большинство систем UNIX, настроенных на работу в сети. Она отображает клиент-серверное соединение, ожидающее закрытия. Соединение закрывается после небольшой задержки. (Повторяем, что вывод в разных версиях Linux может отличаться.)

$ ./server2 & ./client2

[3] 23770

server waiting

server waiting

char from server = В

$ netstat -A inet

Active Internet connections (w/o servers)

Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address (State) User

tcp 1 0 localhost:1574 localhost:1174 TIME_WAIT root

Прежде чем испытывать последующие примеры этой главы, убедитесь в том, что завершено выполнение серверных программ-примеров, поскольку они будут конкурировать при приеме соединений клиентов, и вы увидите вводящие в заблуждение результаты. Удалить их все (включая те, что будут приведены позже в этой главе) можно с помощью следующей команды:

killall server1 server2 server3 server4 server5

Вы сможете увидеть номера портов, присвоенные соединению сервера с клиентом. Локальный адрес отображает сервер, а внешний адрес — удаленного клиента. (Даже если клиент размещен на той же машине, он все равно подключается через сеть.) Для четкого разделения всех сокетов порты клиентов обычно отличаются от сокета сервера, ожидающего запросы на соединения, и уникальны в пределах компьютера.

Отображается локальный адрес (сокет сервера) 1574 (или может выводиться имя сервиса mvel-lm) и выбранный в примере порт 9734. Почему они отличаются? Дело в том, что номера портов и адреса передаются через интерфейсы сокета как двоичные числа. В разных компьютерах применяется различный порядок байтов для представления целых чисел. Например, процессор Intel хранит 32-разрядное целое в виде четырех последовательных байтов памяти в следующем порядке 1-2-3-4, где 1-й байт — самый старший. Процессоры IBM PowerPC будут хранить целое со следующим порядком следования байтов: 4-3-2-1. Если используемую для хранения целых память просто побайтно копировать, два компьютера не придут к согласию относительно целочисленных значений.