Jan Kończak

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
===== DNS - przypomnienie =====

Omawiany na zajęciach [[bio-sk:dns|system nazw domenowych]] pozwala zmieniać
nazwy domenowe na adresy IP oraz adresy IP na nazwy domenowe.

Na zajęciach o [[https://www.cs.put.poznan.pl/jkonczak/bio-psiec:netcat_netstat#znane_numery_portow|protokołach warstwy transportu]]
pojawiła się informacja że znane numery portów mają swoje nazwy, w Linuksie
źródłem informacji o nazwanych portach jest plik ''/etc/services''.

~~Zadanie.#~~ Przypomnij sobie z zajęć z DNS ile nazw domenowych może
rozwiązywać się na ten sam adres IP oraz do ilu nazw domenowych może prowadzić
odwzorowanie odwrotne z adresu IP.

~~Zadanie.#~~ Używając programu ''netcat'' lub ''socat'' nawiąż połączenie TCP
podając jako adres ''antares.put.poznan.pl'', a jako numer portu podaj ciąg
znaków ''smtp''.
\\
Następnie sprawdź jak to połączenie prezentowane jest
w programie ''netcat'' z przełącznikami ''-ptW'' oraz ''-ptW -n'',
lub programie ''ss'' z przełącznikami ''-pt -r'' oraz ''-pt -n''.
<small>
(W programie ''ss'' możesz dodać też do argumentów ''dst antares.put.poznan.pl''
żeby zobaczyć tylko połączenia kierowane pod ten adres.)
</small>

~~Zadanie.#~~ Powtórz poprzednie zadanie, ale łącz się pod adres 
''put.poznan.pl'' i port ''www''.
\\
Jaką różnicę widać w prezentowaniu informacji o połączeniu w porównaniu
z poprzednim zadaniem?

===== Przestarzałe funkcje =====

Najstarsza funkcja do znalezienia IP dla podanej nazwy domenowej to
''gethostbyname''. Ta funkcja jest przestarzała (i mimo to jeszcze używana).

Przykład użycia:
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<code cpp ghbn_example.cpp>
#include <arpa/inet.h>
#include <cstdio>
#include <netdb.h>
int main(int c, char **v) {
    const char * addrAsText = c < 2 ? "pool.ntp.org" : v[1];
    hostent *ret = gethostbyname(addrAsText);
    if (!ret) { herror("gethostbyname failed"); return 1; }
    for (int i = 0; ret->h_addr_list[i]; ++i) {
        in_addr *addrAsInt = (in_addr *)ret->h_addr_list[i];
        puts(inet_ntoa(*addrAsInt));
    }
    return 0;
}
</code>

~~Zadanie.#~~ Używając powyższego kodu sprawdź adresy domen //put.poznan.pl//,
//dnslabs.nl// i //ipv6.google.com//. Wejdź na te stony w przeglądarce. Których
nazw domenowych funkcja ''gethostbyname'' nie rozwiązała na IP i dlaczego?

Co ważne, funkcja ''gethostbyname'' nie może być bezpiecznie używana w kodzie
wielowątkowym.

~~Zadanie.#~~ Sprawdź co się może wydarzyć jeśli ''gethostbyname'' zostanie
użyta współbieżnie((ale nie równolegle, wtedy mogłoby być dużo gorzej))
uruchamiając poniższy kod.
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<code cpp ghbn_and_threads.cpp>
#include <arpa/inet.h>
#include <cstdio>
#include <netdb.h>
#include <thread>
#include <unistd.h>
#define S usleep(100000);

int main() {
    std::thread([] { S;
        gethostbyname((char[]){89, 84, 46, 66, 69, 0});
    }).detach();

    hostent *r = gethostbyname("cat.put.poznan.pl");                   S; S;
    printf("%s: %s\n", r->h_name, inet_ntoa(*(in_addr *)r->h_addr_list[0]));
    return 0;
}
</code>
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
Wyjaśnij skąd biorą się wypisane na standardowe wyjście wyniki.

<small>
Poza ''gethostbyname'' istnieje funkcja ''gethostbyaddr'' zmieniająca IP na
nazwę domenową.
\\
Do zmiany nazwy portu na numer (lub na odwrót) istnieje funkcja
''getservbyname'' (i ''getservbyport'').
</small>

Wszystkie wspominane tutaj funkcje mają podobne problemy – między innymi brak
wsparcia dla IPv6 i współbieżności.

===== getaddrinfo =====

Standard POSIX wprowadza funkcję ''getaddrinfo'', która pozwala na bezpieczne
tłumaczenie nazwy domenowej (lub adresu IP) oraz nazwy portu (lub jego numeru)
z tekstu na odpowiedni format dla funkcji sieciowych (czyli wskaźnik na
strukturę ''sockaddr'').
\\
Poza adresem potrzebnym np. w ''bind'' czy ''connect'', funkcjach ''getaddrinfo''
przygotowuje wszystkie argumenty potrzebne w funkcji ''socket''.

Funkcja ''getaddrinfo'' sama alokuje pamięć dla wyników, stąd wyniki muszą być
zwolnione ręcznie funkcją ''freeaddrinfo''.

__Uwaga:__ ''getaddrinfo'' w razie sukcesu zwraca ''0'', a w przypadku błędu
zwraca jego kod. Czytelny dla człowieka komunikat powiązany z kodem błędu można
uzyskać funkcją ''gai_strerror''.
Zwróć uwagę, że to odbiega od typowej konwencji POSIX.

Przykład użycia ''getaddrinfo'' wyświetlający informacje które znajdują się
w zwracanych przez tą funkcję strukturach ''addrinfo'':
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<code cpp gai_example.cpp>
#include <iostream>
#include <netdb.h>
#include <string>
#include <unordered_map>
// poniższy blok kodu, do funkcji main, to pomocnicze struktury i funkcje;
// proszę w trakcie zajęć nie poświęcać czasu na ich analizę!
using namespace std; typedef unordered_map<int, string> map; 
map families{{AF_INET,"AF_INET "},{AF_INET6,"AF_INET6"}};
map socktypes{{SOCK_RAW,"SOCK_RAW   "},{SOCK_STREAM,"SOCK_STREAM"},{SOCK_DGRAM,"SOCK_DGRAM "}};
map protocols{{0,"0"},{IPPROTO_TCP,"IPPROTO_TCP"},{IPPROTO_UDP,"IPPROTO_UDP"}};
string getIp(sockaddr*a,socklen_t l){char b[40];getnameinfo(a,l,b,40,0,0,NI_NUMERICHOST);return b;}
string getPort(sockaddr*a,socklen_t l){char b[6];getnameinfo(a,l,0,0,b,6,NI_NUMERICSERV);return b;}

int main(int c, char **a) {
    const char *host = (c<2 ? "ietf.org" : a[1]);
    const char *port = (c<3 ? nullptr    : a[2]);
    
    addrinfo *resolved;
    int res = getaddrinfo(host, port, nullptr, &resolved);

    if (res) {
        cerr << "Getaddrinfo failed: " << gai_strerror(res) << endl;
        return 1;
    }

    for (addrinfo *it = resolved; it;  it = it->ai_next) {
        cout <<   "family: "   << families[ it->ai_family]
             << "  address: "  << getIp(    it->ai_addr, it->ai_addrlen)
             << "  port: "     << getPort(  it->ai_addr, it->ai_addrlen)
             << "  socktype: " << socktypes[it->ai_socktype]
             << "  protocol: " << protocols[it->ai_protocol]
             << endl;
    }

    freeaddrinfo(resolved);

    return 0;
}
</code>
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
++++ Kod dla MS Windows |
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<code cpp gai_example.cpp>
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <ws2tcpip.h>                    //  ┐ getaddrinfo jest
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")       //  ┘ w innej bibliotece
// poniższy blok kodu, do funkcji main, to pomocnicze struktury i funkcje;
// proszę w trakcie zajęć nie poświęcać czasu na ich analizę!
using namespace std; typedef unordered_map<int, string> map; 
map families{{AF_INET,"AF_INET "},{AF_INET6,"AF_INET6"}};
map socktypes{{0,"0"},{SOCK_RAW,"SOCK_RAW   "},{SOCK_STREAM,"SOCK_STREAM"},{SOCK_DGRAM,"SOCK_DGRAM "}};
map protocols{{0,"0"},{IPPROTO_TCP,"IPPROTO_TCP"},{IPPROTO_UDP,"IPPROTO_UDP"}};
string getIp(sockaddr*a,socklen_t l){char b[40];getnameinfo(a,l,b,40,0,0,NI_NUMERICHOST);return b;}
string getPort(sockaddr*a,socklen_t l){char b[6];getnameinfo(a,l,0,0,b,6,NI_NUMERICSERV);return b;}

int main(int c, char**a) {
    WSADATA wsadata{};                      //  ┐ no i standardowo trzeba
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2),&wsadata);    //  ┘ zainicjalizować winsock

    const char *host = (c<2 ? "ietf.org" : a[1]);
    const char *port = (c<3 ? nullptr    : a[2]);
    
    addrinfo *resolved;
    int res = getaddrinfo(host, port, nullptr, &resolved);

    if (res) {
        cerr << "Getaddrinfo failed: " << gai_strerror(res) << endl;
        return 1;
    }

    for (addrinfo *it = resolved; it;  it = it->ai_next) {
        cout <<   "family: "   << families[ it->ai_family]
             << "  address: "  << getIp(    it->ai_addr, it->ai_addrlen)
             << "  port: "     << getPort(  it->ai_addr, it->ai_addrlen)
             << "  socktype: " << socktypes[it->ai_socktype]
             << "  protocol: " << protocols[it->ai_protocol]
             << endl;
    }

    freeaddrinfo(resolved);

    return 0;
}
</code>
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
Zwróć uwagę, że Windows nie ustawia ''.ai_socktype'' ani ''.ai_protocol'' jeżeli
pasuje kilka wartości – w tym nie trzyma się
[[https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9799919799/functions/freeaddrinfo.html|specyfikacji POSIX]].
++++

Zwróć uwagę że w zwracanych przez ''getaddrinfo'' strukturach ''addrinfo'' pole
''.ai_addr'' jest typu ''sockaddr*'', więc przekazując adres do funkcji takich
jak ''bind'' czy ''connect'' nie ma potrzeby rzutowania. Jednocześnie z takiego
pola nie da się określić rozmiaru struktury, stąd w ''addrinfo'' jest też pole
''.ai_addrlen'' wypełniane rozmiarem adresu.

~~Zadanie.#~~ Przetestuj powyższy kod. Sprawdź go dla kilku wybranych domen
i nazw portów.
\\
Sprawdź między innymi nazwy portów ''bnetgame'', ''urd'' i ''who''.

Trzecim argumentem funkcji ''getaddrinfo'' jest wskaźnik na wypełnioną przez
programistę strukturę ''addrinfo'', która pozwala wybrać które z potencjalnych
wyników mają zostać zwrócone. Działanie podpowiedzi jest zaprezentowane poniżej:
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<html>
  <script>
    function genGaiCall(){
        var hints = "";
        if(document.getElementById("ai_family").value)
            hints += "hints.ai_family = " + document.getElementById("ai_family").value + ";\n";
        if(document.getElementById("ai_socktype").value)
            hints += "hints.ai_socktype = " + document.getElementById("ai_socktype").value + ";\n";
        if(document.getElementById("ai_protocol").value)
            hints += "hints.ai_protocol = " + document.getElementById("ai_protocol").value + ";\n";
        var flags = "";
        if(document.getElementById("AI_PASSIVE").checked)
            flags += "AI_PASSIVE | ";
        if(!document.getElementById("AI_NUMERICHOST").checked)
            flags += "AI_NUMERICHOST | ";
        if(!document.getElementById("AI_NUMERICSERV").checked)
            flags += "AI_NUMERICSERV | ";
        if(flags)
            hints += "hints.ai_flags = " + flags.slice(0, -3) + ";\n";
            
        var text = "";
        if(hints)
            text = "struct addrinfo hints = {};\n" + hints;
        text += "struct addrinfo *res;\n";
        text += "int status;\n";
        text += "if (0 != (status = getaddrinfo(address, port, " + (hints?"&hints":"NULL") + ", &res))) {\n";
        text += "  fprintf(stderr, \"Query failed: %s\\n\", gai_strerror(status));\n";
        text += "  …\n";
        text += "}\n";
        text += "// przykładowe użycie tylko pierwszego ze zwróconych adresów:\n";
        text += "int sockFd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);\n";
        if(document.getElementById("AI_PASSIVE").checked)
            text += "bind(sockFd, res->ai_addr, res->ai_addrlen);\n";
        else
            text += "connect(sockFd, res->ai_addr, res->ai_addrlen);\n";
        text += "freeaddrinfo(res);";
        document.getElementById("gaiCall").innerHTML = text;
    }
  </script>
  <div style="padding: 0.5em; border: 2px lightgray solid; display: inline-block;">
    <!--Interaktywny przykład jak używać <code>getaddrinfo</code>:-->
    <small>
      <div style="display:table">
        <div style="display:table-row">
            <div style="display:table-cell">
                <form>
                Protokół warstwy sieci:
                <select onChange="genGaiCall();" id="ai_family">
                    <option value="">dowolny</option>
                    <option value="AF_INET">IPv4</option>
                    <option value="AF_INET6">IPv6</option>
                </select>
                <br>
                Rodzaj gniazda:
                <select onChange="genGaiCall();" id="ai_socktype">
                    <option value="">dowolny</option>
                    <option value="SOCK_STREAM">strumieniowe</option>
                    <option value="SOCK_DGRAM">datagramowe</option>
                </select>
                <br>
                Protokół warstwy transportowej:
                <select onChange="genGaiCall();" id="ai_protocol">
                    <option value="">dowolny</option>
                    <option value="IPPROTO_TCP">TCP</option>
                    <option value="IPPROTO_UDP">UDP</option>
                </select>
                <br>
                Opcje:
                <ul style="margin-top: 0em">
                    <li><input onChange="genGaiCall();" type="checkbox" id="AI_PASSIVE"><label class="li" for="AI_PASSIVE"> chcę użyć adresu w funkcji <code>bind</code></label></li>
                    <li><input onChange="genGaiCall();" type="checkbox" checked id="AI_NUMERICHOST"><label class="li" for="AI_NUMERICHOST"> chcę użyć DNS do nazw domenowych</label></li>
                    <li><input onChange="genGaiCall();" type="checkbox" checked id="AI_NUMERICSERV"><label class="li" for="AI_NUMERICSERV"> zamiast numeru portu akceptuj też nazwę</label></li>
                </ul>
                </form>
            </div>
            <div style="display:table-cell">
                <pre id="gaiCall" style="margin-left:1em;margin-bottom:0;user-select:none;">
                </pre>
                <script>genGaiCall();</script>
            </div>
        </div>
      </div>
    </small>
  </div>
</html>

===== getnameinfo =====

Standard POSIX wprowadza też m. inn. wygodną funkcję do tłumaczenia ''sockaddr*''
na tekst – funkcję ''getnameinfo''.

Działanie ''getnameinfo'' użyte w serwerze do tłumaczenia adresu z którego
połączy się klient prezentuje poniższy kod:
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<code cpp gni_example.cpp>
#include <iostream>
#include <netdb.h>
#include <sstream>
#include <unistd.h>

int main(int c, char **a) {
    const char *port = (c < 2 ? "4444" : a[1]);
    int family = (c < 3 ? AF_INET6 : AF_INET), status, one = 1, zero = 0;

    addrinfo *res, hints{.ai_flags = AI_PASSIVE, .ai_family = family, .ai_protocol = IPPROTO_TCP};
    if ((status = getaddrinfo(nullptr, port, &hints, &res))) {
        std::cerr << "Getaddrinfo failed: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        return 1;
    }

    int s = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, 0);
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof(one));
    // setsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY, &zero, sizeof(zero));
    if (bind(s, res->ai_addr, res->ai_addrlen)) { perror("Bind failed"); return 1; }
    freeaddrinfo(res);
    listen(s, 1); std::cout << "Listening on port \e[1;33m" << port << "\e[0m" << std::endl;

    while (1) {
        sockaddr *cliAddr = (sockaddr *)new sockaddr_storage;
        socklen_t cliAddrLen = sizeof(sockaddr_storage);
        int c = accept(s, cliAddr, &cliAddrLen);
        if (c == -1) { perror("Bind failed"); return 1; }
        std::stringstream msg;

        msg << "Client connected from:" << std::endl;

        char host[NI_MAXHOST], port[NI_MAXSERV];

        status = getnameinfo(cliAddr, cliAddrLen,
                    host, NI_MAXHOST,
                    port, NI_MAXSERV,
                    0);
        if (status) std::cerr << "Getnameinfo failed: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        msg << "  [resolved] address: " << host << "  port: " << port << std::endl;

        status = getnameinfo(cliAddr, cliAddrLen,
                    host, NI_MAXHOST,
                    port, NI_MAXSERV,
                    NI_NUMERICHOST | NI_NUMERICSERV);
        if (status) std::cerr << "Getnameinfo failed: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        msg << "  [numeric ] address: " << host << "  port: " << port << std::endl;
        
        delete cliAddr;
        std::cout << msg.str() << std::flush;
        write(c, msg.str().c_str(), msg.str().length());
        shutdown(c, SHUT_RDWR); close(c);
    }
}
</code>
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
++++ Kod dla MS Windows |
<html><div style=margin-top:-1.4em></div></html>
<code cpp gni_example.cpp>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <winsock2.h>                        //  ┐
#include <ws2tcpip.h>                        //  ├ inne pliku nagłówkowe dla winsock
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")           //  ┘

// pomocnicza funkcja dla prostszej obsługi błędów
inline char *getLastErrorMessage() {
    static thread_local char msgBuf[1024];
    FormatMessage(FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM, nullptr, WSAGetLastError(), 0, msgBuf, 1024, nullptr);
    return msgBuf;
}

int main(int c, char **a) {
    WSADATA wsadata{};                       //  ┐ no i standardowo trzeba
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2),&wsadata);     //  ┘ zainicjalizować winsock

    const char *port = (c < 2 ? "4444" : a[1]);
    int family = (c < 3 ? AF_INET6 : AF_INET), status;

                                            // zwróć uwagę że tutaj jest ustawiane też socktype 
    addrinfo *res, hints{.ai_flags = AI_PASSIVE, .ai_family = family, .ai_socktype = SOCK_STREAM, .ai_protocol = IPPROTO_TCP};
    if ((status = getaddrinfo(nullptr, port, &hints, &res))) {
        std::cerr << "Getaddrinfo failed: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        return 1;
    }

    SOCKET s = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, 0), one = 1, zero = 0;
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char*)&one, sizeof(one));
    // windows domyślnie dla AF_INET6 słucha tylko na IPv6; poniższa linia zmienia to zachowanie
    setsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY, (char*)&zero, sizeof(zero));
    if (bind(s, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == SOCKET_ERROR)
        { std::cerr << "Bind  failed: " << getLastErrorMessage() << std::endl; return 1; }
    freeaddrinfo(res);

    listen(s, 1); std::cout << "Listening on port " << port << std::endl;

    while (1) {
        sockaddr *cliAddr = (sockaddr *)new sockaddr_storage;
        socklen_t cliAddrLen = sizeof(sockaddr_storage);
        SOCKET c = accept(s, cliAddr, &cliAddrLen);
        if (c == INVALID_SOCKET) { perror("Bind failed"); return 1; }
        std::stringstream msg;

        msg << "Client connected from:" << std::endl;

        char host[NI_MAXHOST], port[NI_MAXSERV];

        status = getnameinfo(cliAddr, cliAddrLen,
                    host, NI_MAXHOST,
                    port, NI_MAXSERV,
                    0);
        if (status) std::cerr << "Getnameinfo failed: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        msg << "\r  [resolved] address: " << host << "  port: " << port << std::endl;

        status = getnameinfo(cliAddr, cliAddrLen,
                    host, NI_MAXHOST,
                    port, NI_MAXSERV,
                    NI_NUMERICHOST | NI_NUMERICSERV);
        if (status) std::cerr << "Getnameinfo failed: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        msg << "  [numeric ] address: " << host << "  port: " << port << std::endl;
        
        delete cliAddr;
        std::cout << msg.str() << std::flush;
        send(c, msg.str().c_str(), msg.str().length(), 0);
        shutdown(c, SD_BOTH); closesocket(c);
    }
}
</code>
++++

~~Zadanie.#~~ Przetestuj powyższy kod.
Poproś osobę siedzącą obok żeby połączyła się do ciebie używając zarówno
twojego adresu IPv4 i IPv6.
\\
<small>
Żeby dodatkowo łączyć się z wybranego numeru portu, możesz użyć opcji ''bind''
programu socat tak jak w tych przykładach:
\\
''socat tcp4:127.0.0.1:4444,bind=:3074 stdio''      
''socat tcp6:[::1]:4444,bind=:5222 stdio''.
</small>
Jan Kończak

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Narzędzia strony
