semana 8 api de socket

Redes Sockets-1Universidad de Valencia Rogelio Montañana

SOCKETS DE API

REDES DE COMPUTADORAS


Diferencia entre Protocolo e Interfaz

• Protocolo: Reglas que rigen la comunicación entre dos procesos que se ejecutan en dos sistemas diferentes en la misma capa del modelo OSI. Para asegurar su interoperabilidad es necesario estandarizarlos. Ejemplos de protocolos: IPv4 (RFC 791), TCP (RFC 793), HTTP (RFC 2616)

• Interfaz: Reglas que rigen la comunicación entre dos procesos en capas consecutivas dentro del mismo sistema. Pueden no ser estándar, pero su estandarización permite la portabilidad de software entre sistemas de distinta arquitectura.

• Normalmente la Interfaz se especifica y estandariza mediante una API (Interfaz de Programación de Aplicaciones) que es una librería de funciones para la comunicación entre procesos. En TCP/IP las APIs más utilizadas derivan de la librería “Berkeley sockets” escrita en C, que apareció en el Unix BSD 4.2 en 1983. Esta API permite utilizar desde el nivel de aplicación los servicios del nivel de transporte.


3

Servicios de los protocolos de transporte de Internet

Servicio de TCP:• Orientado a conexión: se debe

establecer una conexión entre los procesos cliente y servidor

• Transporte confiable entre el proceso emisor y el proceso receptor

• Control de flujo: el emisor no debe “saturar” al receptor

• Control de congestión: el emisor debe moderarse cuando la red esté “sobrecargada”

• No ofrece: ni control de tiempos, ni garantiza un mínimo ancho de banda

Servicio de UDP:• Transferencia de datos no

confiable entre el proceso emisor y el receptor

• NO ofrece: establecimiento de conexión, confiabilidad, control de flujo, control de congestión, control de tiempo, o garantía de ancho de banda mínimo


Capa Física

Capa de Enlace de Datos

Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de Aplicación

p.e. Ethernet

p.e. IP

p.e. TCP/UDP

p.e. FTP, e-mail, etc.(Aplics. Cliente/Servidor)


Esquema Cliente Servidor

Servidor

Cliente

Cliente

Cliente

Cliente

Máquina que ofrece un servicio que puede ser accedido a través de la red

Programa que pide información a un servidor y espera por la respuesta


Esquema Cliente Servidor

Servidor

Cliente

Cliente

Cliente

Cliente

Espera la conexión de un cliente (espera pasiva)

Iniciador de la conexión


7

Aplicaciones de Internet: aplicación, protocolos de transporte

Aplicación

e-mailAcceso remoto

Web Transferencia de archivos

streaming multimedia

Telefonía Internet

Protocolo de la capa de aplicación

SMTP [RFC 2821]Telnet [RFC 854]HTTP [RFC 2616]FTP [RFC 959]proprietario(RealNetworks)proprietary(Dialpad)

Protocolo de la capa de transporte

TCPTCPTCPTCPTCP o UDP

normalmente UDP


Puertos y Servidores• Los puertos se identifican por un número entero de 16

bits (rango de 0 a 65535)• Cada paquete lleva un puerto de origen y uno de destino

(como las direcciones IP)• Los puertos 0 a 1023 están reservados para los

servicios ‘bien conocidos’, por ejemplo:

puerto 80 → servicio web (HTTP)

de esta forma los clientes web (o lo que sea) saben a que puerto han de dirigir sus peticiones

• Algunas aplicaciones usan TCP, otras UDP. Algunas usan ambos, dependiendo del tipo de operación


Algunos servicios ‘bien conocidos’Servicio Puerto TCP UDPDayTime 13 X X

FTP 21 X

SSH 22 X

TelNet 23 X

SMTP 25 X

Domain (DNS) 53 X X

BOOTP 67 X

HTTP 80 X

POP3 110 X

NTP 123 X

SNMP 161 X

HTTPS 443 X


Puertos de Clientes• A diferencia de los servidores, los clientes usan

números de puerto elegidos arbitrariamente por el sistema operativo, pero siempre con valores superiores al 1023, para no coincidir con los servidores que pueda haber en ese host

• A los puertos elegidos por los clientes se les suele llamar puertos ‘efímeros’ ya que, a diferencia de puertos de servidores, suelen tener una vida muy corta (la de la conexión)

• La mayoría de los sistemas operativos no utilizan para los puertos efímeros todo el rango posible (1024-65535) sino sólo una parte


Sockets

• La combinación de una dirección IP y un número de puerto identifica un punto de conexión del nivel de transporte. Es lo que llamamos un ‘socket’Ejemplo de socket: 10.0.1.25 : 80

• Podemos considerar el socket como la dirección completamente especificada:

Av. Universitaria 229 – 1ª puerta

Dirección IP Puerto

Socket

Dirección IP Puerto

Socket


Conexión TCP10.0.1.25:80-10.0.2.47:1038 Puerto

1038El ordenador ejecuta

el programa ‘Explorer’

Socket: 10.0.2.47:1038

Conexión de un cliente a un servidor web

IP 10.0.2.47IP 10.0.1.25

Puerto 80

Socket 10.0.1.25:80(rojo = ‘LISTEN’)

Servidor Web

Comunicación entre dos sockets

Cliente


Capa Física


Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de Aplicación

Por ejemplo: •Aplicación cliente o servidor•Dirección hacia donde se transmite•Puerto por donde se recibe, etc.

Datos


Capa Física


Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de AplicaciónNetworkAPI

Network API

Application Programme Interface


Capa Física


Capa de Red

Capa de Transporte

Capa de AplicaciónNetwork API

La mayoría de los sistemas han adoptado Socket API(disponible en la mayoría de los S.O., p.e. Linux, UNIX, Windows)


En algunos S.O. las funciones de Socket API están integradas en el S.O. (p.e. BSD UNIX)

En otros, una biblioteca entrega las funciones necesarias para comunicar la Aplicación con la Capa de Transporte (p.e. socket.h).

Capa de Transporte

Capa de AplicaciónSocket API


Socket API (sockets)

Los sockets operan según el paradigma open-read-write-close (UNIX I/O).

open

Análogamente al trabajo con archivos, open retorna un descriptor a un socket.

Se “crea” el socket




read

Análogamente al trabajo con archivos, read lee los datos que “llegan al socket”.

Se “leen” los datos entrantes al socket




write

Análogamente al trabajo con archivos, write escribe datos “en el socket”.

Se “escriben” datos en el socket




close

Análogamente al trabajo con archivos, close indica que se ha terminado de usar el socket.



En realidad, la comunicación usando sockets es algo más complicada que open-read-write-close.

Por ejemplo, es necesario especificar:

protocolo de transporte dirección destino tipo de dirección destino si se trata de un servidor, puerto por el que recibe las peticiones etc.


Comunicación usando sockets

ServidorResumen actividades hechas por el servidor (hasta ahora):

Crea un socket (socket) Le asocia un puerto y una dirección local (bind) Queda en espera (listen)



Y el cliente... una vez creado el socket...

Cliente



Servidor

Cliente

Se conecta (sólo si se trata de un servicio SOCK_STREAM) al servidor a través de su socket. Para esto le asocia el puerto del servidor y su dirección .

connect (descriptor, dir_destino, largo_dir_destino)

Descriptor del socket retornado por la función socket



Servidor

Cliente

Se conecta (sólo si se trata de un servicio SOCK_STREAM) al servidor a través de su socket. Para esto le asocia el puerto del servidor y su dirección.


ServidorEstructura que contiene la dirección destino:

Familia de Dirs. Dir_Octetos 0 -10 16 31

Dir_Octetos 2 -5Dir_Octetos 6 -9Dir_Octetos 10 - 13



Servidor

Cliente

Se conecta (sólo si se trata de un servicio SOCK_STREAM) al servidor a través de su socket. Para esto le asocia el puerto del servidor y su dirección.


Largo de la dirección destino(medido en bytes)



Resumen actividades hechas por el cliente (hasta ahora):

Crea un socket (socket) Le asocia un puerto y una dirección destino (connect, sólo en caso de un servicio con conexión)

Cliente



Cliente

ServidorSe inicia la transferencia de información

write, writev, send, sendto, sendmsg

read, readv, recv, recvfrom, recvmsg


Comunicación usando socketsRESUMEN

CLIENTESERVIDOR

socketconnect

writeread

write read

socketbindlisten

close close


Como ver las conexiones TCP

• Comando netstat: nos permite ver que conexiones TCP que tenemos activas en un momento dado (socket origen – socket destino) y l estado en que se encuentran. También nos muestra si tenemos algún puerto a la escucha (modo LISTEN)

• Programa wireshark: nos permite capturar los paquetes enviados y recibidos, pudiendo analizar su contenido con todo detalle, el momento en que se envían, etc.


Comando ‘netstat’ en un host

C:\>netstat -nConexiones activas

Proto Dirección local Dirección remota Estado TCP 10.0.1.25:3719 10.0.1.60:21 ESTABLISHED TCP 10.0.1.25:4111 10.0.1.50:110 TIME_WAIT TCP 10.0.1.25:4113 10.0.1.50:110 TIME_WAIT TCP 10.0.1.25:80 10.0.1.40:1056 ESTABLISHED TCP 10.0.1.25:80 10.0.1.30:2312 ESTABLISHED TCP 10.0.1.25:80 *:* LISTENC:\>

IP local

IP remotaPuerto local

Puerto remoto

Servidor web a la escucha en este hostConexión de clientes con el servidor web de este hostSesión pendiente de cerrar de un cliente de correo de este host con 10.0.1.50Conexión de un cliente ftp de este host con 10.0.1.60

Si no se utiliza la opción ‘–n’ el programa netstat intenta convertir las direcciones IP y los puertos a nombres siempre que puede (por ejemplo pone ‘pop3’ en vez de 110)

semana 8 api de socket

Engineering