UNIX: разработка сетевых приложений - Уильям Стивенс

В этой книге исходный код программы не приведен (более 2000 строк на языке С), но он находится в свободном доступе (см. предисловие).

Программа работает в одном из четырех режимов, и в каждом из них можно использовать либо протокол TCP, либо протокол UDP.

1. Клиент стандартного ввода и стандартного вывода (рис. В.1).

Рис. В.1. Клиент sock: стандартный ввод и стандартный вывод

В клиентском режиме все, что считывается из стандартного потока ввода, передается в сеть, а все, что получается из сети, записывается в стандартный поток вывода. Должны быть указаны IP-адрес сервера и номер порта, и в случае TCP выполняется активное открытие.

2. Сервер стандартного ввода и стандартного вывода. Этот режим аналогичен предыдущему, за исключением того, что программа связывает заранее известный порт со своим сокетом и в случае TCP осуществляется пассивное открытие.

3. Клиент-отправитель (рис. В.2).

Рис. В.2. Программа sock в качестве клиента-отправителя

Программа осуществляет фиксированное количество передач пакетов некоторого определенного размера в сеть.

4. Сервер-получатель (рис. В.3).

Рис. В.3. Программа sock в качестве сервера-получателя

Программа осуществляет фиксированное количество считываний из сети.

Эти четыре рабочих режима соответствуют следующим четырем командам:

sock [параметры] узел служба

sock [параметры] -s [узел] служба

sock [параметры] -i узел служба

sock [параметры] -is [узел] служба

где узел— это имя или IP-адрес узла, а служба — это имя или номер порта. В двух серверных режимах выполняется связывание с универсальным адресом, если не задан необязательный параметр узел.

Можно также определить около 40 параметров командной строки, запускающих дополнительные возможности программы. Здесь мы не будем подробно останавливаться на этих параметрах, отметим только, что можно использовать почти все параметры сокетов, упомянутые в главе 7. Запуск программы без аргументов выводит на экран краткое описание всех параметров:

-b n связывает n в качестве клиентского локального номера порта

-с   конвертирует символ новой строки в CR/LF и наоборот

-f a.b.c.d.p удаленный IP-адрес = a.b.c.d, удаленный номер порта = р

-g a.b.c.d свободная маршрутизация

-h   половинное закрытие TCP при получении EOF из стандартного потока ввода

-i   отправка данных на сокет, прием данных с сокета (w/-s)

-j a.b.c.d присоединение к группе многоадресной передачи

-k   осуществляет write или writev порциями

-l a.b.c.d.p клиентский локальный IP-адрес = a.b.c.d. локальный номер порта = р

-n n размер буфера для записи клиентом "рассылки" (по умолчанию 1024)

-о   НЕ присоединять UDP-клиент

-р n время ожидания (в мс) перед каждым считыванием или записью (рассылка/прием)

-q n размер очереди на прослушиваемом сокете для сервера TCP

     (по умолчанию 5)

-r n количество байтов за одну операцию считывания (read) для сервера "приема"

     (по умолчанию 1024)

-s   работает как сервер, а не как клиент

-u   использовать UDP вместо TCP

-v   подробный вывод

-w n количество байтов для каждой записи (write) клиента "рассылки"

     (по умолчанию 1024)

-x n время (в ms) для SO_RCVTIMEO (получение тайм-аута)

-y n время (в ms) для SO_SNDTIMEO (отправка тайм-аута)

-A   параметр SO_REUSEADDR

-B   параметр SO_BROADCAST

-D   параметр SO_DEBUG

-E   параметр IP_RECVDSTADDR

-F   порождение дочерних процессов (fork) после установления соединения

     (параллельный TCP-сервер)

-G a.b.c.d жесткая маршрутизация

-H n параметр IP_TOS (16=min del, 8=max thru, 4=max rel, 2=min cost)

-I   сигнал SIGIO

-J n параметр IP_TTL

-K   параметр SO_KEEPALIVE

-L n параметр SO_LINGER, n = linger time

-N   параметр TCP_NODELAY

-O n время (в мс) для ожидания после вызова listen, но перед первым приемом (accept)

-Р n время (в мс) перед первым считыванием или записью (рассылка/прием)

-Q n время (в мс) ожидания после получения FIN, но перед закрытием

-R n параметр SO_RCVBUF

-S n параметр SO_SNDBUF

-Т   параметр SO_REUSEPORT

-U n войти в срочный режим, прежде чем записать число n (только для отправителя)

-V   использовать writev() вместо write(): включает -k

-W   игнорировать ошибки записи для клиента приема

-X n параметр TCP_MAXSEG (устанавливает MSS)

-Y   параметр SO_DONTROUTE

-Z   MSG_PEEK

-2   параметр IP_ONESBCAST (255.255.255.255) для широковещательной передачи

В.4. Небольшие тестовые программы

Другим полезным методом отладки, которым автор пользовался при написании книги, является создание небольших тестовых программ, позволяющих увидеть, как работает одно конкретное свойство в тщательно выстроенной тестовой ситуации. При написании небольших тестовых программ полезно иметь набор библиотечных функций-оберток и некоторых простых функций вывода сообщений об ошибках, наподобие тех, что использовались на протяжении всей книги. Такой подход уменьшает размер создаваемого кода и в то же время обеспечивает требуемую проверку ошибок.

В.5. Программа tcpdump

Бесценным средством отладки в сетевом программировании является такая программа, как tcpdump. Она считывает пакеты из сети и выводит на экран большое количество информации об этих пакетах. Эта программа также позволяет нам задать некоторые критерии отбора пакетов, в результате чего будут выводиться только пакеты, удовлетворяющие этим критериям. Например,

% tcpdump '(udp and port daytime) or icmp'

выводит только UDP-дейтаграммы с номером порта отправителя или получателя, равным 13 (сервер времени и даты), или ICMP-пакеты. Следующая команда:

% tcpdump 'tcp and port 80 and tcp[13:1] & 2 != 0'

выводит только TCP-сегменты с номером порта отправителя или получателя, равным 80 (сервер HTTP), у которых установлен флаг SYN. Флаг SYN имеет значение 2 в 13-м байте от начала TCP-заголовка. Следующая команда:

% tcpdump 'tcp and tcp[0:2] > 7000 and tcp[0:2] <= 7005'

выводит только те TCP-сегменты, у которых номер порта отправителя лежит в интервале от 7001 до 7005. Номер порта отправителя занимает 2 байта в самом начале TCP-заголовка (нулевое смещение).

В приложении А книги [111] более подробно описано действие данной программы.

Эта программа доступна по адресу http://www.tcpdump.org/ и работает под множеством реализаций Unix. Она написана Ван Якобсоном (Van Jacobson), Крэгом Лересом (Craig Leres) и Стивеном МакКаном (Steven McCanne) из LBL, и в настоящее время сопровождается командой tcpdump.org.

Некоторые поставщики предлагают свои программы, обладающие теми же возможностями. Например, в Solaris 2.x есть программа snoop. Но программа tcpdump функционирует под множеством версий Unix, а возможность использования одного и того же средства в неоднородном окружении является большим преимуществом.

В.6. Программа netstat

В тексте книги много раз использовалась программа netstat. Эта программа служит для следующих целей.

■ Она выводит статус точек доступа сети. Это было показано в разделе 5.6, когда мы прослеживали статус нашей точки доступа при запуске клиента и сервера.

■ Она показывает, к какой группе принадлежит каждый из интерфейсов узла. Обычно для этой цели используется флаг -ia, а в Solaris 2.x используется флаг -g.

■ С параметром -s эта программа сообщает статистику по каждому протоколу. Подобный пример был приведен в разделе 8.13, когда мы говорили о недостаточном управлении потоками в UDP.

■ При использовании параметра -r программа выводит таблицу маршрутизации, а с параметром -i — информацию об интерфейсе. Эта возможность была использована в разделе 1.9, когда с помощью программы netstat мы выясняли топологию сети.

Программа netstat обладает и другими возможностями, а многие поставщики добавляют свои собственные. Обратитесь к руководству по вашей системе.

В.7. Программа lsof

Название lsof происходит от «list open files» (перечислить открытые файлы). Как и tcpdump, эта программа является общедоступной и представляет собой удобное средство для отладки, которое было перенесено на множество версий Unix.