Jan Kończak

This page is read only. You can view the source, but not change it. Ask your administrator if you think this is wrong.
====== Zmiana adresu domenowego na IP ======

===== Tradycyjna funkcja gethostbyname =====

Najstarsze funkcje do zmiany to ''gethostbyname'' i ''gethostbyaddr''.
Te funkcje są przestarzałe i powszechnie używane.
Problemy z ich działaniem obrazuje poniższy kod:
<code cpp ghbn.cpp>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <cstdio>

int main() {

    std::thread t1([]{
        write(1,"Sprawdzam adres dla cat.put.poznan.pl: ", 39);
        hostent* ghbnResult = gethostbyname("cat.put.poznan.pl");
        sleep(2);
        printf("%s (wynik dla: %s)\n",
                inet_ntoa( *((in_addr**)ghbnResult->h_addr_list)[0] ),
                                        ghbnResult->h_name
        );
    });

    std::thread t2([]{
        sleep(1);
        gethostbyname("spam.org");
    });

    t1.join();
    t2.join();    
    return 0;
}
</code>

~~Zadanie.#~~ Przetestuj powyższy kod. Zastanów się jak uniknąć problemu, który pokazuje powyższy kod.

===== Rozszerzenia GNU =====

<small>
Kompilator GCC udostępnia wiele rozszerzeń "łatających" braki standardów [[https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/C-Extensions.html]].\\
Towarzysząca mu biblioteka [[https://www.gnu.org/software/libc/|glibc]] wprowadza między innymi funkcję ''[[https://sourceware.org/glibc/manual/latest/html_node/Host-Names.html#index-gethostbyname_005fr|gethostbyname_r]]'' (funkcje ''*_r'' są reentrant, tj. można je łatwiej stosować w aplikacjach wielowątkowych [[https://en.wikipedia.org/wiki/Reentrancy_%28computing%29]]). ''gethostbyname_r'' może być używana współbieżnie.

<code cpp>
hostent he, *resptr;
int status, retval;
char buffer[4096];
retval = gethostbyname_r("cat.put.poznan.pl", &he, buffer, sizeof(buffer), &resptr, &status);
if(retval)
    error(1,0,"gethostbyname_r error: %s", hstrerror(status));
if(!resptr)
    error(1,0,"empty result");
print(resptr);</code>
</small>

===== getaddrinfo =====

Standard POSIX wprowadza funkcję ''getaddrinfo'', która pozwala na bezpieczne
tłumaczenie nazwy domenowej (lub adresu IP) z tekstu na odpowiedni format dla
funkcji sieciowych (wskaźnik na strukturę ''sockaddr''). Funkcja działa zarówno
IPv4 i IPv6.\\
''getaddrinfo'' przygotowuje wszystkie argumenty potrzebne funkcjom takim jak
''socket'', ''connect'' czy ''bind''.

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

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

<small>
Składnia ''getaddrinfo'':
<html><div style=margin-top:-1.2em></div></html>
<code cpp>
int getaddrinfo(                  // zwraca 0 (ok) lub niezerowy kod błędu (można go przerobić na tekst używając gai_strerror)
    const char * ip_or_hostname,  // nazwa domenowa lub adres IP 
    const char * port_or_service, // numer portu (np. "80") lub nazwa usługi (np. "http", ustawi port na 80)
    const struct addrinfo *hints, // pozwala wybrać typ adresu, wyłączyć używanie DNS, etc.
    struct addrinfo **res);       // pole na wynik (jeśli puste - nic nie znaleziono)
</code>

Definicja struktury ''addrinfo'':
<html><div style=margin-top:-1.2em></div></html>
<code cpp>
struct addrinfo {
    int ai_flags;  // pole flag, używane jeśli struktura ma być podpowiedziami dla getaddrinfo – patrz manual
    
    int ai_family;    // ai_family, ai_socktype i ai_protocol mają znaczenie identyczne jak
    int ai_socktype;  // w funkcji socket(). Mogą być ustawione w podpowiedziach na wybraną
    int ai_protocol;  // wartość lub na 0 (wtedy oznaczają wszystkie pasujące wartości)
    
    socklen_t ai_addrlen;      //  ai_addr to adres o długości ai_addrlen który może być
    struct sockaddr *ai_addr;  //          użyty w funkcji connect lub bind
    
    char *ai_canonname;  // wypełniane (tylko jeśli podano odpowiednią flagę) nazwą o którą zapytano 
    
    struct addrinfo *ai_next;  // struktura addrinfo tworzy jednokierunkową linked listę, ai_next wskazuje na jej następny element 
};</code>

Składnia ''getnameinfo'':
<html><div style=margin-top:-1.2em></div></html>
<code cpp>
int getnameinfo(                 // zwraca 0 (ok) lub niezerowy kod błędu (można go przerobić na tekst używając gai_strerror)
    const struct sockaddr *addr, // adres (IPv4 lub IPv6) do przerobienia na tekst
    socklen_t addrlen,           // ilość bajtów  powyższego adresu 

    char * host,                 // wskaźnik na bufor do którego zostanie wpisany adres IP (lub nazwa domenowa) jako tekst
    size_t hostLen,              // ilość miejsca w powyższym buforze
                                 //   (dla zmiany IP na tekst powinien wystarczyć bufor o długości NI_MAXHOST)

    char * port,                 // wskaźnik na bufor do którego zostanie wpisany numer (lub nazwa) portu jako tekst
    size_t portLen,              // ilość miejsca w powyższym buforze
                                 //   (dla zmiany portu na tekst powinien wystarczyć bufor o długości NI_MAXSERV)

    int flags);                  // pole flag, pozwalające wybrać m. inn. czy IP i port mają być tłumaczone na numery czy nazwy
</code>
</small>

Pełen opis funkcji i struktur znajdziesz na stronie manuala do getaddrinfo (''man getaddrinfo'')
<small> lub w standardzie POSIX ([[https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/freeaddrinfo.html|[1]]],
[[https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/getnameinfo.html|[2]]],
[[https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/gai_strerror.html|[3]]])</small>.

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

Przykłady użycia:
<code cpp gai1.cpp>
#include <netdb.h>
#include <cstdio>
#include <arpa/inet.h>

int main(){
    // Ustawienie "podpowiedzi" - sterowanie jakie wyniki chcemy otrzymać:
    addrinfo hints {};    // uwaga: puste 'list initialization' zeruje całą strukturę
    hints.ai_family   = AF_INET;         // tylko IPv4 (AF_INET)
    hints.ai_protocol = IPPROTO_UDP;     // protokół UDP
    
    // Zmienna w której będzie umieszczona lokalizacja wyniku w pamięci
    addrinfo * resolved;
    
    // Z sieci bezprzewodowej PP (lub innych używających serwerów nazw z podsieci 150.254.5.0/24)
    // proszę zmienić "pool.ntp.org" na "onet.pl" - Dział Obsługi i Eksploatacji z niezrozumiałych
    // przyczyn cenzuruje odpowiedzi z DNS 
    int res = getaddrinfo("pool.ntp.org", "ntp", &hints, &resolved);
    
    if(res) {fprintf(stderr, "Getaddrinfo failed: %s\n", gai_strerror(res)); return 1;}
    
    for(addrinfo * it = resolved; it; it=it->ai_next){
        sockaddr_in* addr = (sockaddr_in*) it->ai_addr; // <- rzutowanie bezpieczne,
        printf(" %s\n",inet_ntoa(addr->sin_addr));      //    bo w podpowiedziach 
    }                                                   //    zażądaliśmy adresów IPv4
    
    freeaddrinfo(resolved);
    
    return 0;
}
</code>
<code cpp gai2.cpp>
#include <netdb.h>
#include <cstdio>

int main(){
    addrinfo * resolved;
    // Podpowiedzi, port i nazwa hosta są opcjonalne.
    int res = getaddrinfo("ietf.org", nullptr, nullptr, &resolved);
    
    if(res) {fprintf(stderr, "Getaddrinfo failed: %s\n", gai_strerror(res)); return 1;}
    
    char ip[40]; // maks. długość IP(v6) jako tekst: 8 bloków po 4 znaki oddzielone ':'
                 // można użyć stałą NI_MAXHOST określającą maksymalną długość nazwy domenowej 
    for(addrinfo * it = resolved; it; it=it->ai_next){
        // funkcja getnameinfo tłumaczy dowolny sockaddr na tekst
        res = getnameinfo(it->ai_addr, it->ai_addrlen, ip, 40, nullptr, 0, NI_NUMERICHOST);
        if(res) {fprintf(stderr, "Getnameinfo failed: %s\n", gai_strerror(res)); return 1;}
        else printf("%40s (socktype: %d, proto: %d)\n", ip, it->ai_socktype, it->ai_protocol);
    }
    
    freeaddrinfo(resolved);
    
    return 0;
}
</code>

<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>

~~Zadanie.#~~ Stwórz klienta TCP, który:
  * odczyta z listy argumentów adres i numer portu
  * użyje funkcji ''getaddrinfo'' z podpowiedzią żądającą protokołu TCP
  * utworzy gniazdo podając funkcji ''socket'' jako każdy z argumentów odpowiednie pole ze struktury zwróconej przez ''getaddrinfo'' (w tej strukturze jest domena, typ i protokół komunikacyjny)
  * połączy się funkcją ''connect'' podając jako każdy poza pierwszym argumentem odpowiednie pole ze struktury zwróconej przez ''getaddrinfo'' (w tej strukturze jest gotowy wskaźnik na ''sockaddr'' i rozmiar tam wskazanego tego adresu)
<html><div style=margin-top:-1.2em></div></html>
W tym zadaniu wszystkie argumenty funkcji ''socket'' i wszystkie poza deskryptorem
gniazda argumenty funkcji ''connect'' mają być brane z wyników funkcji ''getaddrinfo''.
Próbuj połączyć się tylko do pierwszej ze zwróconych struktur.

<small>
~~Zadanie.#~~ 
Zmień kod ostatniego zadania z poprzedniego tematu (serwer UDP wysyłający każdą
wiadomość do wszystkich od których wcześniej coś dostał) tak, by serwer w treść
każdej wiadomości wstawiał informację skąd przyszła. Tłumacz adres IP na nazwę
domenową, ale numer portu pozostaw jako liczbę.
</small>