====== Wstęp – przypomnienia ======
\\
==== C++ ====
Większość przykładów w materiałach i programów pisanych na laboratoriach jest w C+////+.\\
Stąd przypominam jak obsługiwać kompilator GCC / clang w Linuksie.
Przykładowe polecenie do kompilacji przykładów ze strony:
g++ --std=c++20 -Wall -O0 -g -pthread -o example example.cpp
|''c+////+''|domyślny kompilator C+////+. Zwykle link do ''g+////+'' lub ''clang+////+''|
|''c+////+ zrodlo.cpp -o prog''|kompiluje plik ''zrodlo.cpp'' do programu ''prog''|
|''c+////+ -Wall z.cpp -o p''|włącza wszystkie(("Wszystkie" oznacza wybrany zbiór ostrzeżeń o nazwie wszystkie, poza ''-Wall'' warto też dodać ''-Wextra'' i rozważyć dodanie ''-pedantic''. Szczegóły w dokumentacji kompilatora [[https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Warning-Options.html|gcc]]/[[https://clang.llvm.org/docs/UsersManual.html#enabling-all-diagnostics|clang]])) ostrzeżenia kompilatora (''-W'' = warn, ''all'' = wszystkie)|
|''c+////+ -O0 -g z.cpp -o p''|wyłącza optymalizacje i dodaje do programu dane umożliwiające debugowanie|
|''c+////+ --std=c+////+20 z.cpp -o p''|włącza używanie standardu ISO C+////+ z 2020 roku|
|c++ -pthread z.cpp -o p|włącza obsługę wątków standardu POSIX \\ wymagane do wersji glibc ≤ 2.33 [[https://developers.redhat.com/articles/2021/12/17/why-glibc-234-removed-libpthread|[1]]] [[https://lists.gnu.org/archive/html/info-gnu/2021-08/msg00001.html|[2]]]|
Przykładowy plik cmake:
cmake_minimum_required(VERSION 3.12)
project(projname)
if(NOT CMAKE_BUILD_TYPE)
set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")
endif()
set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
find_package(Threads)
link_libraries(Threads::Threads)
add_executable(example1 example1.cpp)
add_executable(example2 example2.cpp)
# target_link_libraries(example2 Threads::Threads)
==== Obsługa plików w POSIX ====
Interface obsługi gniazd BSD jest bardzo zbliżony do API specyfikowanego przez POSIX do obsługi plików (który znacie z PSiW). \\ BSD socket API został przyjęty jako standard przez większość systemów operacyjnych, m. inn. został bez większych zmian wpisany w standard POSIX.
//Zadanie 1.// Napisz program który otworzy plik o nazwie 'date' i wypisze jego zawartość. Poniżej "pusty" plik źródłowy. Pomiń obsługę błędów. (Jeśli nie wiesz skąd wziąć plik ''date'', wpisz w konsolę: ''date>date'' .) \\ Do obsługi pliku i standardowego wejścia / wyjścia użyj funkcji ''open'', ''read'', ''write'' i ''close''. \\
Opis funkcji znajdziesz na stronach podręcznika systemowego (np. ''man open'').
#include
#include
using namespace std;
int main(int argc, char **argv) {
return 0;
}
//Zadanie 2.// Co trzeba dodać do obsłużenia błędów?
==== Adresacja połączeń na warstwie transportu ====
//Zadanie 3.// Jakie adresy (numery) są potrzebne by móc przesłać wiadomość do konkretnego programu na wybranym komputerze?
Przypomnienie programów ''netcat'' / ''socat'' oraz programów ''netstat'' / ''ss'' ([[sk1:transport#monitorowanie_biezacych_polaczen|link do materiałów z SK1]])
//Zadanie 4.// Prześlij między sobą dowolny tekst używając programu ''netcat'' lub ''socat''
//Zadanie 5.// Nawiąż połączenie na port 13 (daytime) twojego komputera. \\
Jeżeli używasz własnego komputera i port 13 nie odpowiada, uruchom i pozostaw działającą w osobnym terminalu komendę \\ ''socat tcp-listen:1313,fork,reuseaddr exec:date'' i do tego oraz dalszych ćwiczeń używaj port 1313.
Więcej informacji o "useful debugging and measurement tools":
[[http://www.ietf.org/rfc/rfc862.txt|echo]], [[http://www.ietf.org/rfc/rfc863.txt|discard]], [[http://www.ietf.org/rfc/rfc864.txt|chargen]], [[http://www.ietf.org/rfc/rfc865.txt|qotd]], [[http://www.ietf.org/rfc/rfc867.txt|daytime]]
====== Sockets ======
==== BSD sockets ====
Gniazdo (socket) – interfejs między systemem operacyjnym a programem użytkownika używany do dwukierunkowej komunikacji poza program.\\
Porównaj z: FIFO (named pipe, nazwany potok; było na SOP i PSiW)
API stworzone dla systemu BSD zostało przyjęte przez praktycznie wszystkie systemy operacyjne (POSIX socket API, WinSock).
Pełen opis: [[http://www.cs.put.poznan.pl/ddwornikowski/sieci/sieci2/bsdsockets.html]] oraz [[https://en.wikipedia.org/wiki/Berkeley_sockets]]
''man 7 socket tcp udp''\\
Ekstra: ''man 7 pipe'' – przypomnienie potoków; ''man 7 unix'' – unix sockets – wykorzystanie gniazd do komunikacji międzyprocesowej
==== [ekstra] Kolejność bajtów (i bitów) ====
W jakiej kolejności są wysyłane bajty danych i dlaczego to jest ważne.
Przykład wysłania liczby 0x010F, czyli 271, czyli 0b0000000100001111
|byte order\bit order|MSB first|LSB first| | |
|little endian|0000111100000001|1111000010000000| x86/x86_64 |ARM, IA-64 (Itanium), SPARC≥v9, RISC-V
|
|big endian|0000000100001111|1000000011110000|Motorola 68k, SPARC
Sieciowa kolejność bajtów (networking byte order) to BE – odwrotnie niż na x86 [[https://en.wikipedia.org/wiki/Endianness#Networking]]
uint16_t hostEndianessPort = 13;
uint16_t networkEndianessPort = htons(hostEndianessPort);
Opis funkcji pomocniczych – patrz ''man byteorder'' lub [[http://www.cs.put.poznan.pl/ddwornikowski/sieci/sieci2/bsdsockets.html#funkcje-pomocnicze|strona Darka Dwornikowskiego]]
==== Zapis adresu gniazda ====
**Protokół** trzeba podać na etapie tworzenia gniazda.
**Adres IP** oraz **numer portu** (lub ścieżkę dla gniazd unix) trzeba podać w odpowiedniej strukturze.
Do przekazywania adresu gniazda funkcje wymagają wskaźnika na strukturę **''sockaddr''** (w C – ''struct sockaddr'').
Ta struktura nie pozwala na bezpośrednie wykorzystanie. Zamiast tego dla IPv4 należy używać **''sockaddr_in''** (w C – ''struct sockaddr_in'')
Opis struktury – patrz ''man 7 ip'' i ''man netinet_in.h'' lub
[[http://www.cs.put.poznan.pl/ddwornikowski/sieci/sieci2/bsdsockets.html#glowne-funkcje-interfejsu-gniazd|strona Darka]]
C nie pozwala na dziedziczenie, więc zamiast tego ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Type_punning#Sockets_example]]) struktura ''sockaddr'' ma kilka "specjalizacji" dla konkretnej rodziny adresów:
*''sockaddr_in'' (INET, czyli IPv4)
*''sockaddr_in6'' (INET6, czyli IPv6)
*''sockaddr_un'' (dla unix socket).
==== "Hello world" ====
//Zadanie 6.// Zmień program do odczytu pliku tak, by zamiast funkcji ''open(…)'':
* tworzył funkcją ''socket(…)'' gniazdo:
* domeny komunikacyjnej protokołu IPv4 – stała ''PF_INET'' (zamiennie ''AF_INET'')
* typu strumieniowego – stała ''SOCK_STREAM'' (czyli TCP)
* protokołu TCP – stała ''IPPROTO_TCP'' (można też podać ''0'', oznaczające domyślny protokół)
* wypełniał strukturę ''sockaddr_in'' (zdefiniowaną w pliku nagłówkowym ''netinet/in.h''):
* rodzina adresów IPv4 – stała ''AF_INET''
* port – 13 (port usługi daytime; pamiętaj o porządku bajtów - ''htons'')
* adres IP – 127.0.0.1 (localhost, do konwersji użyj ''inet_addr'' lub ''inet_aton''); \\ można też ustawić adres na stałą ''htonl(INADDR_LOOPBACK)''. \\ Uwaga: ''.sin_addr'' to struktura typu ''in_addr'' z jedną składową ''.s_addr'' typu ''uint32_t'' \\ ''inet_aton'' przyjmuje wskaźnik na strukturę, natomiast ''inet_addr'' zwraca liczbę którą trzeba przypisać składowej ''.s_addr'': \\ sockaddr_in nazwa_zmiennej;
wersja 1: nazwa_zmiennej.sin_addr.s_addr = inet_addr("8.8.8.8");
wersja 2: inet_aton("8.8.8.8", &nazwa_zmiennej.sin_addr);
* łączył się z użyciem powyższej struktury – funkcja ''connect(…)''
* funkcja ''connect'' oczekuje ''sockaddr*'' zamiast ''sockaddr_in*'' – wymagane rzutownaie
* trzeci argument funkcji connect to rozmiar struktury opisującej adres – ''sizeof()'' zmiennej lub typu
* przed wywołaniem funkcji ''close()'' zamykał połączenie funkcją ''shutdown()''; \\ w funkcji ''shutdown()'' można osobno zakończyć nadawanie i odbiór, drugi argument określa co zakończyć – ''SHUT_RD'' / ''SHUT_WR'' / ''SHUT_RDWR''
Opis funkcji – [[https://www.cs.put.poznan.pl/ddwornikowski/sieci/sieci2/bsdsockets.html#glowne-funkcje-interfejsu-gniazd|strona Darka]] lub ''man 3 …'' / ''man 3p …''\\
Potrzebne pliki nagłówkowe to:
#include
#include
#include
//Zadanie 7.// Przekształć poprzedni program tak, by czytał z adresu IP i portu podanego w argumentach programu.
//Zadanie 8.// Dodaj do programu obsługę błędów zwracanych przez funkcje ''connect'' i ''read''.
//Zadanie 9.// Zmień IP na losowe (tak, by nie odpowiadało na próbę połączenia). Programem ''netstat -tnp'' / ''ss -tnp'' wyświetl utworzone połączenie.
//Zadanie 10.// Zmień program tak, by zamiast ''read(…)'' używał funkcji ''recv(…)''
//Zadanie 11.// Przed wywołaniem ''connect'' ustal lokalny adres funkcją ''bind''. Powtórz zadanie 8.