Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

Преобразовать наши эхо-клиент и эхо-сервер так, чтобы использовать UDP вместо TCP, оказалось несложно. Но при этом мы лишились множества возможностей, предоставляемых протоколом TCP: определение потерянных пакетов и повторная передача, проверка, приходят ли пакеты от корректного собеседника, и т.д. Мы возвратимся к этой теме в разделе 22.5 и увидим, как можно улучшить надежность приложения UDP.

Сокеты UDP могут генерировать асинхронные ошибки, то есть ошибки, о которых сообщается спустя некоторое время после того, как пакет был отправлен. Сокеты TCP всегда сообщают приложению о них, но в случае UDP для получения этих ошибок сокет должен быть присоединенным.

В UDP отсутствует возможность управления потоком, что очень легко продемонстрировать. Обычно это не создает проблем, поскольку многие приложения UDP построены с использованием модели «запрос-ответ» и не предназначены для передачи большого количества данных.

Есть еще ряд моментов, которые нужно учитывать при написании приложений UDP, но мы рассмотрим их в главе 22 после описания функций интерфейсов, широковещательной и многоадресной передачи.

1. Допустим, у нас имеется два приложения, одно использует TCP, а другое — UDP. В приемном буфере сокета TCP находится 4096 байт данных, а в приемном буфере для сокета UDP — две дейтаграммы по 2048 байт. Приложение TCP вызывает функцию readс третьим аргументом 4096, а приложение UDP вызывает функцию recvfromс третьим аргументом 4096. Есть ли между этими вызовами какая-нибудь разница?

2. Что произойдет в листинге 8.2, если мы заменим последний аргумент функции sendto(который мы обозначили len) аргументом clilen?

3. Откомпилируйте и запустите сервер UDP из листингов 8.1 и 8.4, а затем — клиент из листингов 8.3 и 8.4. Убедитесь в том, что клиент и сервер работают вместе.

4. Запустите программу pingв одном окне, задав параметр -i 60(отправка одного пакета каждые 60 секунд; некоторые системы используют ключ Iвместо i), параметр -v(вывод всех полученных сообщений об ошибках ICMP) и задав адрес закольцовки на себя (обычно 127.0.0.1). Мы будем использовать эту программу, чтобы увидеть ошибку ICMP недоступности порта, возвращаемую узлом сервера. Затем запустите наш клиент из предыдущего упражнения в другом окне, задав IP-адрес некоторого узла, на котором не запущен сервер. Что происходит?

5. Рассматривая рис. 8.3, мы сказали, что каждый присоединенный сокет TCP имеет свой собственный буфер приема. Как вы думаете, есть ли у прослушиваемого сокета свой собственный буфер приема?

6. Используйте программу sock(см. раздел В.3) и такое средство, как, например, tcpdump(см. раздел В.5), чтобы проверить утверждение из раздела 8.10: если клиент с помощью функции bindсвязывает IP-адрес со своим сокетом, но отправляет дейтаграмму, исходящую от другого интерфейса, то результирующая дейтаграмма содержит IP-адрес, который был связан с сокетом, даже если он не соответствует исходящему интерфейсу.

7. Откомпилируйте программы из раздела 8.13 и запустите клиент и сервер на различных узлах. Помещайте printfв клиент каждый раз, когда дейтаграмма записывается в сокет. Изменяет ли это процент полученных пакетов? Почему? Вызывайте printfиз сервера каждый раз, когда дейтаграмма читается из сокета. Изменяет ли это процент полученных пакетов? Почему?

8. Какова наибольшая длина, которую мы можем передать функции sendtoдля сокета UDP/IPv4, то есть каково наибольшее количество данных, которые могут поместиться в дейтаграмму UDP/IPv4? Что изменяется в случае UDP/IPv6?

Измените листинг 8.4, с тем чтобы отправить одну дейтаграмму UDP максимального размера, считать ее обратно и вывести число байтов, возвращаемых функцией recvfrom.

9. Измените листинг 8.15 таким образом, чтобы он соответствовал RFC 1122: для сокета UDP следует использовать параметр IP_RECVDSTADDR.

SCTP — новый транспортный протокол, принятый IETF в качестве стандарта в 2000 году. (Для сравнения, протокол TCP был стандартизован в 1981 году.) Изначально SCTP проектировался с учетом потребностей растущего рынка IP-телефонии, и предназначался, в частности, для передачи телефонного сигнала через Интернет. Требования, которым должен был отвечать SCTP, описываются в RFC 2719 [84]. SCTP — надежный протокол, ориентированный на передачу сообщений, предоставляющий возможность работать с несколькими потоками каждой паре конечных точек, а также обеспечивающий поддержку концепции многоинтерфейсного узла на транспортном уровне. Поскольку это относительно новый протокол, он распространен не так широко, как TCP и UDP, однако он обладает особенностями, облегчающими проектирование некоторых видов приложений. Выбору между SCTP и TCP будет посвящен раздел 23.12.

Несмотря на принципиальную разницу между SCTP и TCP, с точки зрения приложения интерфейс SCTP типа «один-к-одному» почти ничем не отличается от интерфейса TCP. Это делает перенос приложений достаточно тривиальным, однако при таком переносе некоторые усовершенствованные функции SCTP остаются незадействованными. Интерфейс типа «один-ко-многим» задействует эти функции «на всю катушку», но переход к нему может потребовать значительной переделки существующих приложений. Новый интерфейс рекомендуется использовать большинству новых приложений, разрабатываемых в расчете на SCTP.

Эта глава описывает дополнительные элементарные функции сокетов, которые могут использоваться с SCTP. Сначала мы опишем две модели интерфейса, доступные разработчику приложения. В главе 10 мы разработаем новую версию эхо-сервера, использующую модель «один-ко-многим». Кроме того, мы опишем новые функции, которые предназначены только для SCTP. Особое внимание будет уделено функции shutdownи отличиям процедуры завершения ассоциации SCTP от процедуры завершения соединения TCP. В разделе 23.4 мы рассмотрим пример использования уведомлений для оповещения приложения о важных событиях, связанных с протоколом (помимо прибытия новых пользовательских данных).

Интерфейс функций SCTP еще не стабилизировался полностью, что объясняется молодостью этого протокола. На момент написания этой книги описываемые в ней интерфейсы считались стабилизировавшимися, однако они еще не были распространены так широко, как остальные части API сокетов. Те, кто работает с приложениями, ориентированными исключительно на SCTP, должны быть готовы устанавливать обновления для ядра или для операционной системы в целом, а приложения, рассчитанные на повсеместное использование, должны уметь работать с TCP, потому что протокол SCTP пока что доступен далеко не на всех системах.