UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс

2. На узле HR2 имеется сконфигурированный туннель до узла HR3. Этот туннель позволяет посылать IPv6-дейтаграммы между двумя конечными узлами туннеля через сеть IPv4 путем упаковки IPv6-дейтаграмм в IPv4-дейтаграммы (упаковка IPv6 в IPv4). В поле протокола указано значение 4. Отметим, что оба узла IPv4/IPv6 на концах туннеля — HR2 и HR3 — работают как маршрутизаторы IPv6, поскольку они перенаправляют IPv6-дейтаграммы, получаемые на один интерфейс, через другой интерфейс. Сконфигурированный туннель считается интерфейсом, хотя он является виртуальным, а не физическим интерфейсом.

3. Конечный узел туннеля (HR3) получает упакованную дейтаграмму, отбрасывает IPv4-заголовок и посылает IPv6-дейтаграмму в свою локальную сеть.

4. Дейтаграмма приходит по назначению на узел H4.

Б.4. Переход на IPv6: 6to4

Механизм перехода 6to4 (6на4) полностью описан в документе «Соединение доменов IPv6 через облака IPv4» (RFC 3056 [17]). Это метод динамического создания туннелей, подобных изображенному на рис. Б.2. В отличие от предыдущих механизмов динамического создания туннелей, которые требовали наличия у всех узлов адресов IPv4, а также явного задания механизма туннелирования, 6to4 реализует туннелирование исключительно через маршрутизаторы. Это упрощает конфигурацию и позволяет централизованно устанавливать политику безопасности. Кроме того, появляется возможность совмещать функциональность 6to4 с типичной функциональностью трансляции сетевых адресов и межсетевой защиты (например, это может быть сделано на устройстве NAT, расположенном на стороне клиента).

Адреса 6to4 лежат в диапазоне 2002/16. В следующих четырех байтах адреса записывается адрес IPv4 (рис. Б.3). 16-разрядный префикс 2002 и 32-разрядный адрес IPv4 создают общий 48-разрядный идентификатор. Для идентификатора подсети, идущего перед 64-разрядным идентификатором интерфейса, остается 2 байта. Например, нашему узлу freebsd с адресом IPv4 12.106.32.254 соответствует префикс 2002:c6a:20fe/48.

Рис. Б.3. Адреса 6to4

Преимущество 6to4 перед 6bone состоит в том, что туннели, формирующие инфраструктуру, образуются автоматически. Для их создания не требуется предварительное конфигурирование. Сайт, использующий 6to4, настраивает основной маршрутизатор на известный адрес передачи наиболее подходящему узлу (anycast) IPv4 192.88.99.1 (RFC 3068 [48]). Он соответствует адресу IPv6 2002: :с058:6301::. Маршрутизаторы инфраструктуры IPv6, готовые действовать в качестве шлюзов 6to4, объявляют о маршруте к сети 2002/16 и отправляют упакованный трафик на адрес IPv4, скрытый внутри адреса 6to4. Такие маршрутизаторы могут быть локальными, региональными или глобальными в зависимости от областей действия их маршрутов.

Смысл виртуальных сетей состоит в том, чтобы постепенно исчезнуть с течением времени, когда промежуточные маршрутизаторы обретут требуемую функциональность (в частности, способность работать с IPv6).

Приложение В

Техника отладки

Это приложение содержит некоторые рекомендации и описание методов отладки сетевых приложений. Ни один из приведенных методов не является панацеей от всех возможных проблем, однако существует множество инструментальных средств, с которыми следует ознакомиться, чтобы в дальнейшем использовать подходящие для конкретной среды.

В.1. Трассировка системных вызовов

Многие версии Unix предоставляют возможность трассировки (отслеживания) системных вызовов. Зачастую это может оказаться полезным методом отладки.

Работая на этом уровне, необходимо различать системный вызов и функцию. Системный вызов является точкой входа в ядро, и именно это можно отследить с помощью инструментальных средств, описанных в данном разделе. Стандарт POSIX и большинство других стандартов используют термин функция, вкладывая в это понятие тот же смысл, что и пользователи, хотя на самом деле это может быть системный вызов. Например, в Беркли-ядрах socket — это системный вызов, хотя программист приложений может считать, что это обычная функция языка С. В системе SVR4, как будет показано далее, это функция из библиотеки сокетов, которая содержит вызовы putmsg и getmsg, в действительности являющиеся системными вызовами.

В этом разделе мы рассмотрим системные вызовы, задействованные в работе клиента времени и даты (см. листинг 1.1).

Сокеты ядра BSD

Мы начнем с FreeBSD, операционной системы с Беркли-ядром, в котором все функции сокетов являются системными вызовами. Программа трассировки системных вызовов имеет название ktrace. Она выводит информацию о трассировке в файл (по умолчанию имя этого файла ktrace.out), который можно вывести на экран с помощью kdump. Клиент сокета запускается следующим образом:

freebsd % ktrace daytimetcpcli 192.168.42.2

Tue Aug 19 23:35.10 2003

Затем запускаем kdump, чтобы направить трассировочную информацию в стандартный поток вывода.

3211 daytimetcpcli CALL socket(0x2,0x1,0)

3211 daytimetcpcli RET socket 3

3211 daytimetcpcli CALL connect(0x3,0x7fdffffe820,0x10)

3211 daytimetcpcli RET connect 0

3211 daytimetcpcli CALL read(0x3,0x7fdffffe830,0x1000)

3211 daytimetcpcli GIO fd 3 read 26 bytes

     "Tue Aug 19 23:35:10 2003

     "

3211 daytimetcpcli RET read 26/0x1a

...

3211 daytimetcpcli CALL write(0x1,0x204000,0x1a)

3211 daytimetcpcli GIO fd 1 wrote 26 bytes

     "Tue Aug 19 23:35:10 2003

     "

3211 daytimetcpcli RET write 26/0x1a

3211 daytimetcpcli CALL read(0x3,0x7fdffffe830,0x1000)

3211 daytimetcpcli GIO fd 3 read 0 bytes

     ""

3211 daytimetcpcli RET read 0

3211 daytimetcpcli CALL exit(0)

Число 3211 является идентификатором процесса. CALL идентифицирует системный вызов, RET обозначает возвращение управления, GIO подразумевает общую операцию ввода-вывода. Мы видим системные вызовы socket и connect, за которыми следуют вызовы read, возвращающие 26 байт. Наш клиент записывает эти байты в стандартный поток вывода, и при следующем вызове read возвращает нулевое значение (конец файла).

Сокеты ядра Solaris 9

Операционная система Solaris 2.x основывается на SVR4, и во всех версиях ранее 2.6 сокеты реализуются так, как показано на рис. 31.3. Однако во всех версиях SVR4 с подобными реализациями сокетов существует одна проблема: они редко обеспечивают полную совместимость с сокетами Беркли-ядер. Для обеспечения дополнительной совместимости в Solaris 2.6 способ реализации изменен за счет использования файловой системы sockfs. Такой подход обеспечивает поддержку сокетов ядра, что можно проверить с помощью программы truss на нашем клиенте (использующем сокеты).

solaris % truss -v connect daytimetcpcli 127.0.0.1

Mon Sep 8 12:16:42 2003

После обычного подключения библиотеки осуществляется первый системный вызов so_socket — системный вызов, инициированный нашим вызовом socket.

so_socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP, 1) = 3

connect(3, 0xFFBFDEF0, 16, 1) = 0

AF_INET name = 127.0.0.1 port = 13

read(3, " M o n S e p 8 1", ... 4096) = 26

Mon Sep 8 12:48:06 2003

write(1, " M o n S e p 8 1", ... 26) = 26

read(3, 0xFFBFDF03, 4096) = 0

_exit(0)

Первые три аргумента системного вызова so_socket являются нашими аргументами socket.

Далее мы видим, что connect является системным вызовом, a truss при вызове с флагом -v connect выводит на экран содержимое структуры адреса сокета, на которую указывает второй аргумент (IP-адрес и номер порта). Мы не показываем системные вызовы, относящиеся к стандартным потокам ввода и вывода.

В.2. Стандартные службы Интернета

Рекомендуем ознакомиться со стандартными службами Интернета, приведенными в табл. 2.1. Для тестирования наших клиентов мы много раз использовали службу, позволяющую определить дату и время. Служба, игнорирующая присылаемые данные, является удобным портом, на который можно отправлять данные. Эхо-служба аналогична эхо-серверу, неоднократно упоминаемому в этой книге.

В настоящее время многие сайты перекрывают доступ к этим службам с помощью брандмауэров, так как некоторые атаки типа «отказ в обслуживании» (DoS), имевшие место в 1996 году, были направлены именно на эти службы (см. упражнение 13.3). Тем не менее можно успешно использовать эти службы внутри локальной сети.

В.3. Программа sock

Программа sock, написанная Уильямом Стивенсом, впервые появилась в книге [111], где широко использовалась для генерации специальных условий, большинство которых затем проверялось с помощью программы tcpdump. Удобство этой программы заключается в том, что она генерирует такое множество различных сценариев, что нет необходимости писать специальные тестовые программы.