Уильям Стивенс - UNIX: разработка сетевых приложений

Читать онлайн «UNIX: разработка сетевых приложений». Страница 163

Автор Уильям Стивенс

Программа для получения анонсов сеанса многоадресной передачи, показанная в предыдущем разделе, могла только получать дейтаграммы многоадресной передачи. Теперь мы создадим простую программу, способную и отправлять, и получать дейтаграммы многоадресной передачи. Наша программа состоит из двух частей. Первая часть отправляет дейтаграмму многоадресной передачи определённой группе каждые 5 с. Эта дейтаграмма содержит имя узла отправителя и идентификатор процесса. Вторая часть программы — это бесконечный цикл, присоединяющийся к той группе, которой первая часть программы отправляет данные. В этом цикле выводится каждая полученная дейтаграмма (содержащая имя узла и идентификатор процесса отправителя). Это позволяет нам запустить программу на множестве узлов в локальной сети и посмотреть, какой узел получает дейтаграммы от каких отправителей.

В листинге 21.8 показана функция main нашей программы.

Листинг 21.8. Создание сокетов, вызов функции fork и запуск отправителя и получателя

//mcast/main.c

1 #include "unp.h"

2 void recv_all(int, socklen_t);

3 void send_all(int. SA *, socklen_t);

4 int

5 main(int argc, char **argv)

6 {

7 int sendfd, recvfd;

8 const int on = 1;

9 socklen_t salen;

10 struct sockaddr *sasend, *sarecv;

11 if (argc != 3)

12 err_quit("usage: sendrecv <IP-multicast-address> <port#>");

13 sendfd = Udp_client(argv[1], argv[2], (void**)&sasend, &salen);

14 recvfd = Socket(sasend->sa_family, SOCK_DGRAM, 0);

15 Setsockopt(recvfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));

16 sarecv = Malloc(salen);

17 memcpy(sarecv, sasend, salen);

18 Bind(recvfd, sarecv, salen);

19 Mcast_join(recvfd, sasend, salen, NULL, 0);

20 Mcast_set_loop(sendfd, 0);

21 if (Fork() == 0)

22 recv_all(recvfd, salen); /* дочерний процесс -> получение */

23 send_all(sendfd, sasend, salen); /* родитель -> отправка */

24 }

Мы создаем два сокета, один для отправки и один для получения. Нам нужно, чтобы принимающий сокет связался при помощи функции bind с группой и портом, допустим 239.255.1.2, порт 8888. (Вспомните, что мы могли просто связать универсальный IP-адрес и порт 8888, но связывание с определенным адресом многоадресной передачи предотвращает получение сокетом других дейтаграмм, которые могут прийти на порт получателя 8888.) Далее, нам нужно, чтобы принимающий сокет присоединился к группе. Отправляющий сокет будет отправлять дейтаграммы на этот же адрес многоадресной передачи и этот же порт, то есть на 239.255.1.2, порт 8888. Но если мы попытаемся использовать один сокет и для отправки, и для получения, то адресом отправителя для функции bind будет 239.255.1.2.8888 (здесь используется нотация netstat), а адресом получателя для функции sendto — также 239.255.1.2.8888. Но адрес отправителя, связанный с сокетом, становится IP-адресом отправителя дейтаграммы UDP, a RFC 1122 [10] запрещает дейтаграмме IP иметь IP-адрес отправителя, являющийся адресом многоадресной или широковещательной передачи. (См. также упражнение 21.2.) Следовательно, мы создаем два сокета: один для отправки, другой для получения.

Создание отправляющего сокета

13 Наша функция udp_client создает отправляющий сокет, обрабатывая два аргумента командной строки, которые задают адрес многоадресной передачи и номер порта. Эта функция также возвращает структуру адреса сокета, готовую к вызовам функции sendto, и длину этой структуры.

Создание принимающего сокета и связывание (при помощи функции bind) с адресом многоадресной передачи и портом

14-18 Мы создаем принимающий сокет, используя то же семейство адресов, что и при создании отправляющего сокета, и устанавливаем параметр сокета SO_REUSEADDR, чтобы разрешить множеству экземпляров этой программы одновременно запускаться на узле. Затем мы выделяем в памяти пространство для структуры адреса этого сокета, копируем ее содержимое из структуры адреса отправляющего сокета (адрес и порт которого взяты из аргументов командной строки) и при помощи функции bind связываем адрес многоадресной передачи и порт с принимающим сокетом.

Присоединение к группе и выключение закольцовки

19-20 Мы вызываем нашу функцию mcast_join, чтобы присоединиться к группе на получающем сокете, а также нашу функцию mcast_set_loop, чтобы отключить закольцовку на отправляющем сокете. Для присоединения задаем имя интерфейса в виде пустого указателя и нулевой индекс интерфейса, что указывает ядру на необходимость выбрать интерфейс самостоятельно.

Функция fork и вызов соответствующих функций

21-23 Мы вызываем функцию fork, после чего дочерним процессом становится получающий цикл, а родительским — отправляющий.

Наша функция sendmail, отправляющая по одной дейтаграмме многоадресной передачи каждые 5 с, показана в листинге 21.9. Функция main передает в качестве аргументов дескриптор сокета, указатель на структуру адреса сокета, содержащую адрес получателя многоадресной передачи и порт, и длину структуры.

Листинг 21.9. Отправка дейтаграммы многоадресной передачи каждые 5 с

//mcast/send.c

1 #include "unp.h"

2 #include <sys/utsname.h>

3 #define SENDRATE 5 /* отправка дейтаграмм каждые 5 с */

4 void

5 send_all(int sendfd, SA *sadest, socklen_t salen)

6 {

7 static char line[MAXLINE]; /* имя узла и идентификатор процесса */

8 struct utsname myname;

9 if (uname(&myname) < 0)

10 err_sys("uname error");

11 snprintf(line, sizeof(line), "%s, %d\n", myname, nodename, getpid());

12 for (;;) {

13 Sendto(sendfd, line, strlen(line), 0, sadest, salen);

14 sleep(SENDRATE);

15 }

16 }

Получение имени узла и формирование содержимого дейтаграммы

9-11 Мы получаем имя узла из функции uname и создаем строку вывода, содержащую это имя и идентификатор процесса.

Отправка дейтаграммы, переход в режим ожидания

12-15 Мы отправляем дейтаграмму и с помощью функции sleep переходим в состояние ожидания на 5 с.

Функция recv_all, содержащая бесконечный цикл получения, показана в листинге 21.10.

Листинг 21.10. Получение всех дейтаграмм многоадресной передачи для группы, к которой мы присоединились

//mcast/recv.c

1 #include "unp.h"

2 void

3 recv_all(int recvfd, socklen_t salen)

4 {

5 int n;

6 char line[MAXLINE + 1];

7 socklen_t len;

8 struct sockaddr *safrom;

9 safrom = Malloc(salen);

10 for (;;) {

11 len = salen;

12 n = Recvfrom(recvfd, line, MAXLINE, 0, safrom, &len);

13 line[n] = 0; /* завершающий нуль */

14 printf("from %s: %s", Sock_ntop(safrom, len), line);

15 }

16 }

Размещение в памяти структуры адреса сокета

9 При каждом вызове функции recvfrom в памяти выделяется пространство для структуры адреса сокета, в которую записывается адрес отправителя.

Чтение и вывод дейтаграмм

10-15 Каждая дейтаграмма считывается функцией recvfrom, дополняется символом конца строки (то есть нулем) и выводится.

Пример

Мы запускаем программу в двух системах: freebsd4 и macosx. Каждая система видит пакеты, отправляемые другой.

freebsd4 % sendrecv 239.255.1.2 8888

from 172.24.37.78:51297: macosx, 21891

macosx % sendrecv 239.255.1.2 8888

from 172.24.37.94.1215: freebsd4, 55372

21.11. SNTP: простой синхронизирующий сетевой протокол

Синхронизирующий сетевой протокол (Network Time Protocol, NTP) — это сложный протокол синхронизации часов в глобальной или локальной сети. Его точность часто может достигать миллисекунд. В RFC 1305 [76] этот протокол подробно описан, а в RFC 2030 [77] рассматривается протокол SNTP — упрощенная версия NTP, предназначенная для узлов, которым не требуется функциональность полной реализации NTP. Типичной является ситуация, когда несколько узлов в локальной сети синхронизируют свои часы через Интернет с другими узлами NTP, а затем распространяют полученное значение времени в локальной сети с использованием либо широковещательной, либо многоадресной передачи.

В этом разделе мы создадим клиент SNTP, который прослушивает широковещательные или групповые сообщения NTP на всех присоединенных сетях, а затем выводит разницу во времени между пакетом NTP и текущим истинным временем узла. Мы не пытаемся изменить это время, поскольку для этого необходимы права привилегированного пользователя.