Что такое сокеты linux

Сокеты обеспечивают двухстороннюю связь типа «точка-точка» между двумя процессами. Они являются основными компонентами межсистемной и межпроцессной связи. Каждый сокет представляет собой конечную точку связи, с которой может быть совмещено некоторое имя. Он имеет определенный тип, и один процесс или несколько, связанных с ним процессов.

Сокеты находятся в областях связи (доменах). Домен сокета — это абстракция, которая определяет структуру адресации и набор протоколов. Сокеты могут соединяться только с сокетами в том же домене. Всего выделено 23 класса сокетов (см. файл ), из которых обычно используются только UNIX-сокеты и Интернет-сокеты. Сокеты могут использоваться для установки связи между процессами на отдельной системе подобно другим формам IPC.

Класс сокетов UNIX обеспечивает их адресное пространство для отдельной вычислительной системы. Сокеты области UNIX называются именами файлов UNIX. Сокеты также можно использовать, чтобы организовать связь между процессами на различных системах. Адресное пространство сокетов между связанными системами называют доменом Интернета. Коммуникации домена Интернета используют стек протоколов TCP/IP.

Типы сокетов определяют особенности связи, доступные приложению. Процессы взаимодействуют только через сокеты одного и того же типа. Основные типы сокетов:

Поточный — обеспечивает двухсторонний, последовательный, надежный, и недублированный поток данных без определенных границ. Тип сокета — SOCK_STREAM , в домене Интернета он использует протокол TCP. Датаграммный — поддерживает двухсторонний поток сообщений. Приложение, использующее такие сокеты, может получать сообщения в порядке, отличном от последовательности, в которой эти сообщения посылались. Тип сокета — SOCK_DGRAM , в домене Интернета он использует протокол UDP. Сокет последовательных пакетов — обеспечивает двухсторонний, последовательный, надежный обмен датаграммами фиксированной максимальной длины. Тип сокета — SOCK_SEQPACKET . Для этого типа сокета не существует специального протокола. Простой сокет — обеспечивает доступ к основным протоколам связи. Все сокеты обычно ориентированы на применение датаграмм, но их точные характеристики зависят от интерфейса, обеспечиваемого протоколом. Обмен между сокетами происходит по следующей схеме:

Сервер	Клиент
Установка сокета socket ()	Установка сокета socket ()

Присвоение имени bind ()

Установка очереди запросов listen ()

Выбор соединения из очереди accept ()		Установка соединения connect ()

read ()		write()

write()		read ()

Next: Создание и именование сокетов Up: Сокеты Previous: Сокеты Contents 2004-06-22

Источник

Что такое сокеты linux

unix_socket = socket(AF_UNIX, type, 0);
error = socketpair(AF_UNIX, type, 0, int *sv);

ОПИСАНИЕ

Допустимые типы сокета для домена UNIX: потоковый сокет SOCK_STREAM, датаграмный сокет SOCK_DGRAM, сохраняющий границы сообщений (в большинстве реализаций UNIX, доменные датаграмные сокеты UNIX всегда надёжны и не меняют порядок датаграмм); и (начиная с Linux 2.6.4) ориентированный на соединение задающий последовательность пакетам сокет SOCK_SEQPACKET, сохраняющий границы сообщений и доставляющий сообщения в том же порядке, в каком они были отправлены.

Доменные сокеты UNIX поддерживают передачу файловых дескрипторов или информацию (credentials) о процессе другим процессам, используя вспомогательные (ancillary) данные.

Формат адреса

Поле sun_family всегда содержит AF_UNIX. В Linux размер sun_path равен 108 байтам; также смотрите ЗАМЕЧАНИЯ ниже.

В различных системных вызовах (например, bind(2), connect(2) и sendto(2)) в качестве входных данных используется параметр sockaddr_un. Другие системные вызовы (например, getsockname(2), getpeername(2), recvfrom(2) и accept(2)) возвращают результат в параметре этого типа.

В sockaddr_un структуре различают три типа адресов:

* с именем пути: доменный сокет UNIX может быть привязан к имени пути (с завершающимся null) в файловой системе с помощью bind(2). При возврате адреса имени пути сокета (одним и системных вызовов, упомянутых выше), его длина равна

offsetof(struct sockaddr_un, sun_path) + strlen(sun_path) + 1

и sun_path содержит путь, оканчивающийся null (в Linux, указанное выше выражение offsetof() равно sizeof(sa_family_t), но в некоторых реализациях включаются другие поля перед sun_path, поэтому выражение offsetof() описывает размер адресной структуры более переносимым способом).

Читайте также: Windows 10т что такое

Дополнительную информацию о путях сокета смотрите далее. * безымянный: Потоковый сокет, который не привязан к имени пути с помощью bind(), не имеет имени. Аналогично, два сокета, создаваемые socketpair(), также не имеют имён. При возврате адреса сокета его длина равна sizeof(sa_family_t), а значение sun_path не используется. * абстрактный: абстрактный адрес сокета отличается (от имени пути сокета) тем, что значением sun_path[0] является байт null (‘\0’). Адрес сокета в этом пространстве имён определяется дополнительными байтами в sun_path, количество которых определяется длиной указанной структуры адреса. Байты null в имени не имеют специального значения. Имя не связано с именем пути в файловой системе. При возврате адреса абстрактного сокета возвращаемое значение addrlen больше чем sizeof(sa_family_t) (т.е. больше 2), а имя сокета содержится в первых (addrlen — sizeof(sa_family_t)) байтах sun_path. Пространство имён абстрактных сокетов является непереносимым расширением Linux.

Путевые сокеты

или, проще говоря, для addrlen можно использовать sizeof(struct sockaddr_un).

Есть несколько реализаций по работе с адресами доменных сокетов UNIX, которые не следуют данным правилам. Например, в некоторых реализациях (но не во всех) добавляется конечный null, если если его нет в sun_path.

При написании переносимых приложений учтите, что в некоторых реализациях размер sun_pathравен 92 байтам.

Различные системные вызовы (например, accept(2), recvfrom(2), getsockname(2), getpeername(2)) возвращают адресные структуры сокета. В случае с доменными сокетами UNIX аргумент значение-результат addrlen, передаваемый вызову, должен быть инициализирован как описано выше. При возврате в аргументе содержится реальный размер адресной структуры. Вызывающий должен проверить полученное значение этого аргумента: если оно превышает значение до вызова, то не гарантируется наличие конечного null в sun_path (смотрите ДЕФЕКТЫ).

Параметры сокета

Свойство автоматической привязки

Программный интерфейс сокетов

Доменные сокеты UNIX не поддерживают передачу внеполосных данных (флаг MSG_OOB у send(2) и recv(2)).

Флаг MSG_MORE у send(2) не поддерживается доменными сокетами UNIX.

Использование MSG_TRUNC в аргументе flags у recv(2) не поддерживается доменными сокетами UNIX.

Параметр сокета SO_SNDBUF учитывается в доменных сокетах UNIX, а параметр SO_RCVBUF — нет. Для датаграмных сокетов значение SO_SNDBUF считается максимальным размером для исходящих датаграмм. Это ограничение, вычисляемое как удвоенное значение (см. socket(7)) параметра, содержит меньше 32 байт накладных расходов.

Вспомогательные сообщения

Начиная с glibc 2.8, чтобы получить определение данной структуры должен быть определён макрос тестирования свойств _GNU_SOURCE (до включения каких-либо заголовочных файлов).

Информация (credentials), указываемая отправителем, проверяется ядром. Процесс с идентификатором эффективного пользователя 0 может указывать значения, отличные от его собственных. Отправитель должен указать идентификатор своего процесса (если только он не имеет мандата CAP_SYS_ADMIN), свой идентификатор пользователя, эффективный идентификатор или сохранённый set-user-ID (если только он не имеет CAP_SETUID) и идентификатор своей группы, эффективный идентификатор группы или сохранённый set-group-ID (если только он не имеет CAP_SETGID). Для получения сообщения со структурой struct ucred для сокета нужно включить параметр SO_PASSCRED.

Вызовы ioctl

Значением ioctl_type может быть:

SIOCINQ Для сокета SOCK_STREAM функция возвращает количество непрочитанных данных в очереди в приёмном буфере. Сокет не должен быть в состоянии LISTEN, иначе возвращается ошибка (EINVAL). Значение SIOCINQ определено в . В качестве альтернативы вы можете использовать синоним FIONREAD, определённый в . Для сокета SOCK_DGRAM возвращаемое значение совпадает с датаграммным сокетом домена Интернета; смотрите udp(7).

ОШИБКИ

При создании сокетного объекта на уровне сокетов или файловой системы могут генерироваться другие ошибки. За дополнительной информацией обращайтесь к соответствующей справочной странице.

ВЕРСИИ

ЗАМЕЧАНИЯ

Привязка сокета к имени файла создаёт сокет в файловой системе, который должен быть удалён создателем, когда необходимость в нём отпадёт (с помощью unlink(2)). Обычная система ссылок UNIX также подходит для работы с сокетами; сокет может быть удалён в любое время, а реальное удаление из файловой системы будет произведено при закрытии последней на него ссылки.

Читайте также: Установка windows поверх линукс
Для передачи файловых дескрипторов или информации (credentials) через SOCK_STREAM необходимо передать/принять, по меньшей мере, один байт недополнительных данных в одном из вызовов: sendmsg(2) или recvmsg(2).

В потоковых доменных сокетах UNIX отсутствует такое понятие как внеполосные данные.

ДЕФЕКТЫ

Также, некоторые реализации не требуют наличия конечного null при привязке сокета (для определения длины sun_path используется аргумент addrlen) и когда в этих реализациях возвращается адрес сокета, то в sun_path также отсутствует конечный null.

Приложения, которые получают адрес сокета могут содержать код (переносимый) для обработки случая, когда нет конечного null в sun_path, учитывая фактическое количество пригодных байт в пути:

strnlen(addr.sun_path, addrlen — offsetof(sockaddr_un, sun_path))

Или же приложение может перед получением адреса сокета выделить буфер размера sizeof(struct sockaddr_un)+1, который будет обнулён перед возвращением. Возвращающий вызов может задать в addrlen значение sizeof(struct sockaddr_un), и дополнительный нулевой байт здесь будет конечным null в строке, возвращаемой в sun_path:

Данного беспорядка можно избежать, если гарантировать, что приложения, создающие путевые сокеты, следуют правилам, описанным в общих чертах выше в Путевые сокеты.

ПРИМЕР

Следующий вывод был записан при работе сервера в фоновом режиме и повторяющемся запуске клиента. Выполнение программы-сервера завершилось после получения им команды «DOWN».

Пример вывода

Исходный код программы

Пример использования SCM_RIGHTS приведён в cmsg(3).

Источник

Сокеты в ОС Linux

В данной статье будет рассмотрено понятие сокета в операционной системе Linux: основные структуры данных, как они работают и можно ли управлять состоянием сокета с помощью приложения. В качестве практики будут рассмотрены инструменты netcat и socat.

Что такое сокет?

Сокет — это абстракция сетевого взаимодействия в операционной системе Linux. Каждому сокету соответствует пара IP-адрес + номер порта. Это стандартное определение, к которому привыкли все, спасибо вики. Хотя нет, вот здесь лучше описано. Поскольку сокет является только лишь абстракцией, то связка IP-адрес + номер порта — это уже имплементация в ОС. Верное название этой имплементации — «Интернет сокет». Абстракция используется для того, чтобы операционная система могла работать с любым типом канала передачи данных. Именно поэтому в ОС Linux Интернет сокет — это дескриптор, с которым система работает как с файлом. Типов сокетов, конечно же, намного больше. В ядре ОС Linux сокеты представлены тремя основными структурами:

struct socket — представление сокета BSD, того вида сокета, который стал основой для современных «Интернет сокетов»;

struct sock — собственная оболочка, которая в Linux называется «INET socket»;

struct sk_buff — «хранилище» данных, которые передает или получает сокет;

Как видно по исходным кодам, все структуры достаточно объемны. Работа с ними возможна при использовании языка программирования или специальных оберток и написания приложения. Для эффективного управления этими структурами нужно знать, какие типы операций над сокетами существуют и когда их применять. Для сокетов существует набор стандартных действий:

socket — создание сокета;

bind — действие используется на стороне сервера. В стандартных терминах — это открытие порта на прослушивание, используя указанный интерфейс;

listen — используется для перевода сокета в прослушивающее состояние. Применяется к серверному сокету;

connect — используется для инициализации соединения;

accept — используется сервером, создает новое соединение для клиента;

send/recv — используется для работы с отправкой/приемом данных;

close — разрыв соединения, уничтожение сокета.

Если о структурах, которые описаны выше, заботится ядро операционной системы, то в случае команд по управлению соединением ответственность берет на себя приложение, которое хочет пересылать данные по сети. Попробуем использовать знания о сокетах для работы с приложениями netcat и socat.

netcat

Оригинальная утилита появилась 25 лет назад, больше не поддерживается. На cегодняшний день существуют порты, которые поддерживаются различными дистрибутивами: Debian, Ubuntu, FreeBSD, MacOS. В операционной системе утилиту можно вызвать с помощью команды nc, nc.traditional или ncat в зависимости от ОС. Утилита позволяет «из коробки» работать с сокетами, которые используют в качестве транспорта TCP и UDP протоколы. Примеры сценариев использования, которые, по мнению автора, наиболее интересны:

Читайте также: Перевернуть дисплей windows 10
перенаправление входящих/исходящих запросов;

трансляция данных на экран в шестнадцатеричном формате.

Опробуем операции в действии. Задача будет состоять в том, что необходимо отправить TCP данные через netcat в UDP соединение. Для лабораторной будет использоваться следующая топология сети:

Введем команду на открытие порта на машине Destination: nc -ulvvp 7878

Настроим машину Repeater. Так как передача из одного интерфейса этой машины будет происходить по протоколу TCP, а на другой интерфейс будет осуществляться передача по протоколу UDP, то для таких действий необходимо сделать соединитель, который сможет накапливать данные и пересылать их между открытыми портами. На такую роль отлично подходит FIFO файл. Поэтому команда для запуска будет выглядеть так: sudo mkfifo /tmp/repeater #создать FIFO файл
sudo nc -l -p 4545 > /tmp/repeater | nc -u 10.0.3.5 7878 IP адрес 10.0.3.5 — адрес машины Destination. Символы «|» и «> nc 10.0.2.4 4545

В итоге получаем возможность читать данные от машины Source:

В машине Destination:

Пример с трансляцией данных в шестнадцатеричном формате можно провести так же, но заменить команду на Destination или добавить еще один пайп на Repeater:

nc -l -p 4545 -o file

В результате будет создан файл, в котором можно будет обнаружить передаваемые данные в шестнадцатеричном формате:

Как видно из тестового сценария использования, netcat не дает контролировать практически ничего, кроме направления данных. Нет ни разграничения доступа к ресурсам, которые пересылаются, ни возможности без дополнительных ухищрений работать с двумя сокетами, ни возможности контролировать действия сокета. Протестируем socat.

socat

Инструмент, который до сих пор поддерживается и имеет весьма обширный функционал по склейке каналов для взаимодействия. Разработчиками инструмент именуется как netcat++. Ниже приведем небольшой список того что можно перенаправить через socat:

STDIO -> TCP Socket;

FILE -> TCP Socket;

TCP Socket -> Custom Application;

UDP Socket -> Custom Application;

Для повседневного использования достаточно опций, но если понадобится когда-то работать напрямую с серийным портом или виртуальным терминалом, то socat тоже умеет это делать. Полный перечень опций можно вызвать с помощью команды:

Помимо редиректов socat также можно использовать как универсальный сервер для расшаривания ресурсов, через него можно как через chroot ограничивать привилегии и доступ к директориям системы.

Чтобы комфортно пользоваться этим инструментом, нужно запомнить шаблон командной строки, который ожидает socat:

socat additionalOptions addr1 addr2

additionalOptions — опции, которые могут добавлять возможности логирования информации, управления направлением передачи данных;

addr1 — источник данных или приемник (влияет использование флага U или u), это может быть сокет, файл, пайп или виртуальный терминал;

addr2 — источник данных или приемник (влияет использование флага U или u), это может быть сокет, файл, пайп или виртуальный терминал;

Попробуем провести трансляцию данных из сокета в сокет. Будем использовать для этого 1 машину. Перед началом эксперимента стоит отметить, что особенностью socat является то, что для его корректной работы нужно обязательно писать 2 адреса. Причем адрес не обязательно должен быть адресом, это может быть и приложение, и стандартный вывод на экран.

Например, чтобы использовать socat как netcat в качестве TCP сервера, можно запустить вот такую команду:

socat TCP-LISTEN:4545, STDOUT

Для коннекта можно использовать netcat:

nc localhost 4545

При таком использовании, socat дает возможность пересылать сообщения в обе стороны, но если добавить флаг «-u», то общение будет только от клиента к серверу. Все серверные сообшения пересылаться не будут:

Настроим более тонко наш сервер, добавив новые опции через запятую после используемого действия:

socat TCP-LISTEN:4545,reuseaddr,keepalive,fork STDOUT

Дополнительные параметры распространяются на те действия, которые socat может выполнять по отношению к адресу. Полный список опций можно найти здесь в разделе «SOCKET option group».

Таким образом socat дает практически полный контроль над состоянием сокетов и расшариваемых ресурсов.

Статья написана в преддверии старта курса Network engineer. Basic. Всех, кто желает подробнее узнать о курсе и карьерных перспективах, приглашаем записаться на день открытых дверей, который пройдет уже 4 февраля.

Источник