Linux-UNIX-Programmierung – 11.4 TCP Socket

Linux-UNIX-Programmierung von Jürgen Wolf
Das umfassende Handbuch – 2., aktualisierte und erweiterte Auflage 2006

Linux-UNIX-Programmierung
1216 S., mit CD, 49,90 Euro
Rheinwerk Computing
ISBN 3-89842-749-8

Kapitel 11 Netzwerkprogrammierung
	11.1 Einführung
	11.2 Aufbau von Netzwerken
		11.2.1 ISO/OSI und TCP/IP – Referenzmodell
		11.2.2 Das World Wide Web (Internet)
	11.3 TCP/IP – Aufbau und Struktur
		11.3.1 Netzwerkschicht (Datenübertragung)
		11.3.2 Internetschicht
		11.3.3 Transportschicht (TCP, UDP)
		11.3.4 Anwendungsschicht
	11.4 TCP Socket
	11.5 Kommunikationsmodell
	11.6 Grundlegende Funktionen zum Zugriff auf die Socket-Schnittstelle
		11.6.1 Ein Socket anlegen – socket()
		11.6.2 Verbindungsaufbau – connect()
		11.6.3 Socket mit einer Adresse verknüpfen – bind()
		11.6.4 Auf Verbindungen warten – listen() und accept()
		11.6.5 Senden und Empfangen von Daten (1) – write() und read()
		11.6.6 Senden und Empfangen von Daten (2) – send() und recv()
		11.6.7 Verbindung schließen – close()
	11.7 Aufbau eines Clientprogramms
		11.7.1 Zusammenfassung: Clientanwendung und Quellcode
	11.8 Aufbau des Serverprogramms
		11.8.1 Zusammenfassung: Serveranwendung und Quellcode
	11.9 IP-Adressen konvertieren, manipulieren und extrahieren
		11.9.1 inet_aton(), inet_pton() und inet_addr()
		11.9.2 inet_ntoa() und inet_ntop()
		11.9.3 inet_network()
		11.9.4 inet_netof()
		11.9.5 inet_lnaof()
		11.9.6 inet_makeaddr()
	11.10 Namen und IP-Adressen umwandeln
		11.10.1 Name-Server
		11.10.2 Informationen zum Rechner im Netz – gethostbyname und gethostbyaddr
		11.10.3 Service-Informationen – getservbyname() und getservbyport()
	11.11 Der Puffer
	11.12 Standard-E/A-Funktionen verwenden
		11.12.1 Pufferung von Standard-E/A-Funktionen
	11.13 Parallele Server
	11.14 Syncrones Multiplexing – select()
	11.15 POSIX-Threads und Netzwerkprogrammierung
	11.16 Optionen für Sockets setzen bzw. erfragen
		11.16.1 setsockopt()
		11.16.2 getsockopt()
		11.16.3 Socket-Optionen
	11.17 UDP
		11.17.1 Clientanwendung
		11.17.2 Serveranwendung
		11.17.3 recvfrom() und sendto()
		11.17.4 bind() verwenden oder weglassen
	11.18 UNIX-Domain-Sockets (IPC)
		11.18.1 Die Adressstruktur von UNIX-Domain-Sockets
		11.18.2 Lokale Sockets erzeugen – socketpair()
	11.19 Multicast-Socket
		11.19.1 Anwendungsgebiete von Multicast-Verbindungen
	11.20 Nicht blockierende I/O-Sockets
	11.21 Etwas zu Streams und TLI, Raw Socket, XTI
		11.21.1 Raw Socket
		11.21.2 TLI und XTI
		11.21.3 RPC (Remote Procedure Call)
	11.22 IPv4 und IPv6
		11.22.1 IPv6 – ein wenig genauer
	11.23 Netzwerksoftware nach IPv6 portieren
		11.23.1 Konstanten
		11.23.2 Strukturen
		11.23.3 Funktionen
	11.24 Sicherheit und Verschlüsselung

11.4 TCP Socket

Sockets sind spezielle Strukturen, die als Schnittstelle zur Netzwerkimplementierung für Anwendungen entwickelt wurden. Diese werden weltweit als Industriestandard eingesetzt, sind im POSIX-Standard definiert und deshalb auch in Linux implementiert.

Aus Ihrer Sicht als Programmierer ist ein Socket nichts anderes als ein Filedeskriptor, womit Sie neben den Standardfunktionen auch auf eine erweiterte Palette von speziellen Funktionen zurückgreifen können. Der Austausch von Daten ist bei den Sockets unabhängig von den verwendeten Protokollen und Adressfamilien – was die Verwendung der einzelnen API-Funktionen erheblich erleichtert.

Beim Anlegen eines Sockets wird grundsätzlich zwischen einer stream- und datagrammbasierten Kommunikation unterschieden. Streambasierte Protokolle wie z. B. das TCP-Protokoll sind Streaming-Protokolle mit Sequencing und Fehlerkontrolle. Datagrammbasierte Protokolle wie z. B. UDP hingegen sind paketorientierte Protokolle und bieten kein Sequencing oder keine Fehlerkontrolle an.

Hinweis Man spricht vom Sequencing, wenn ein Protokoll sicherstellt, dass die Daten in der Reihenfolge empfangen werden, in der diese gesendet wurden. Verwendet ein Protokoll eine Fehlerkontrolle, dann können Sie sicher sein, dass keine beschädigten Daten ankommen. Beschädigte Daten werden von diesem Protokoll verworfen und erneut angefordert.

Bei einem Streaming-Protokoll wie dem TCP wird mit einzelnen Bytes in einer größeren Folge von Blöcken gearbeitet. Beim paketorientierten Protokoll wie z. B. dem UDP werden zum Versand oder zum Empfangen Pakete verwendet.

Außerdem ist es wichtig, dass Sie zwischen verbindungsorientierten und verbindungslosen Protokollen unterscheiden. TCP ist im Gegensatz zu UDP ein verbindungsorientiertes Protokoll. Das bedeutet, dass TCP erst eine Verbindung zwischen zwei Endpunkten herstellt, ehe die Kommunikation stattfinden kann. In der Regel ist es nicht möglich, sich in eine solche Verbindung einzuklinken (nichts ist allerdings unmöglich, Network Sniffing ist eine Möglichkeit der des Einklinkens, zwar nur read-only, aber immerhin). Bei einem verbindungslosen Protokoll wird eine solche Verbindung nicht benötigt.

Um den Überblick zu wahren, hier nochmals TCP und UDP im Vergleich:

TCP – verbindungsorientiert; mit Sequencing; mit Fehlerkontrolle; streaming-orientiert; Stream-Protokoll

UDP – verbindungslos; ohne Sequencing; ohne Fehlerkontrolle; paketorientiert; Datagrammprotokoll

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