Как привязать сокет к локальному ip адресу
Обновлено: 05.07.2024
Когда сокет создан, необходимо настроить его адрес. Для этого используется системный вызов bind(). Первый параметр вызова должен содержать дескриптор сокета, для которого производится настройка адреса. Второй и третий параметры задают этот адрес.
Во втором параметре должен быть указатель на структуру struct sockaddr, содержащую удаленную и локальные части полного адреса.
Указатели типа struct sockaddr * встречаются во многих сетевых системных вызовах; они используются для передачи информации о том, к какому адресу привязан или должен быть привязан сокет. Рассмотрим этот тип данных подробнее. Структура struct sockaddr описана в файле <sys/socket.h> следующим образом:
Для работы с семейством протоколов TCP/IP мы будем использовать адрес сокета следующего вида, описанного в файле <netinet/in.h>:
struct sockaddr _in
/* Избранное семейство протоколов
unsigned short sin_port;
/* 16-битовый номер порта в сетевом
struct in_addr sin_addr;
/* Адрес сетевого интерфейса */
/* Это поле не используется, но должно
всегда быть заполнено нулями */
Первый элемент структуры – sin_family задает семейство протоколов. В него мы будем заносить уже известную нам предопределенную константу AF_INET (см. предыдущий раздел).
Удаленная часть полного адреса – IP-адрес – содержится в структуре типа struct in_addr, с которой мы встречались в разделе "Функции преобразования IP-адресов inet_ntoa(),inet_aton()" .
Для указания номера порта предназначен элемент структуры sin_port, в котором номер порта должен храниться в сетевом порядке байт. Существует два варианта задания номерапорта: фиксированный порт по желанию пользователя и порт, который произвольно назначает операционная система. Первый вариант требует указания в качестве номера портаположительного заранее известного числа и для протокола UDP обычно используется при настройке адресов сокетов и при передаче информации с помощью системного вызова sendto()(см. следующий раздел). Второй вариант требует указания в качестве номера порта значения 0. В этом случае операционная система сама привязывает сокет к свободному номеру порта. Этот способ обычно используется при настройке сокетов программ клиентов, когда заранее точно знать номер порта для программисту необязательно.
IP–адрес при настройке также может быть определен двумя способами. Он может быть привязан к конкретному сетевому интерфейсу (т.е. сетевой плате), заставляя операционную систему принимать/передавать информацию только через этот сетевой интерфейс, а может быть привязан и ко всей вычислительной системе в целом (информация может быть получена/отослана через любой сетевой интерфейс). В первом случае в качестве значения поля структуры sin_addr.s_addr используется числовое значение IP-адреса конкретного сетевого интерфейса в сетевом порядке байт. Во втором случае это значение должно быть равно значению предопределенной константы INADDR_ANY, приведенному к сетевому порядку байт.
Третий параметр системного вызова bind() должен содержать фактическую длину структуры, адрес которой передается в качестве второго параметра. Эта длина меняется в зависимости от семейства протоколов и даже различается в пределах одного семейства протоколов. Размер структуры, содержащей адрес сокета, для семейства протоколов TCP/IP может быть определен как sizeof(struct sockaddr_in).
почему сокету не присваивается адрес? Я хочу чтобы к нему не только мой пк подключался, но и пк друга допустим. Как присвоить публичный ip?
В интернете практически нету информации по сетям на языке си .
а как это понять? Я просто вбил в поисковик "мой айпи" , скопировал его и вставил в программу
Скорей всего ты не верно понимаешь, как работают/устроены ipv4 сети.
Типовая конфигурация выглядит примерно так:
Сейчас обычно роутер (он же маршрутизатор) представляет «коробочку, которая раздаёт wi-fi», но это может быть и оборудование на стороне провайдера. Так вот, из внешней стороны интренета виден только «Внешний IP», о внутреннем устройстве сети за ним удалённая машина может догадываться только по очень косвенным признакам. Именно этот адрес и показывается в поисковике по запросу «мой айпи»
Привязка (bind) сокета осуществляется только к адресу локального интерфейса. Здесь надо понимать, что не «адрес присваивается сокету», а именно сокет привязывается к уже известному ОС адресу, который назначен одному из сетевых адаптеров. Фактически это нужно, чтобы ограничить, с каких интерфейсов приложение будет обрабатывать соединения/пакеты, чтобы, например, если сервер обслуживает только клиентов на localhost'е, злоумышленник из локальной сети не смог бы к нему подключиться, или на том же порту локальную сеть обслуживал бы другой клиент.
Посмотреть адреса локального интерфейсов можно в выводе ifconfig (или ipconfig в win). Также можно привязать сокет к специальному адресу 0.0.0.0 , чтобы обрабатывать пакеты пришедшие на все локальные интерфейсы данной машины:
но лучше воспользоваться специальной константой:
Кроме того стоит помнить, что bind () управляет только локальной машиной; он ни как не влияет на поведение роутера, поэтому когда сервер привяжется к локальному порту, удалённый «пк друга» не увидит его открытым и не сможет на него подключиться т.к. он увидит только роутер. Но если «друг» придёт в гости и подключится к локальной сети, то он сможет обратиться к твоему серверу напрямую по твоему внутреннему адресу.
Собственно для того, чтобы дать возможность подключаться внешним клиентам можно сделать одно из двух:
Переконфигурировать сеть так, чтобы внешний «белый» IP, выдавался напрямую одному из сетевых интерфейсов компьютера. Не всегда возможно, является редким явлением сегодня, требует переконфигурации сети и сопряжено с рядом других неудобств.
Пробросить порты на роутере, (если роутер находится под твоим контролем, а не где-то у провайдера и ему выдан внешний адрес). Конкретное описание, как это сделать см. в руководстве к своему оборудованию.
Также, чтобы подключиться мог именно «друг», есть другие варианты, в частности VPN или тунелирование, но это уже другая история.
Для создания сокета в операционной системе служит системный вызов socket() . Для транспортных протоколов семейства TCP/IP существует два вида сокетов : UDP-сокет – сокет для работы с датаграммами , и TCP сокет – потоковый сокет . Однако понятие сокета (см. лекцию 14, раздел "Полные адреса. Понятие сокета ( socket )") не ограничивается рамками только этого семейства протоколов. Рассматриваемый интерфейс сетевых системных вызовов ( socket() , bind() , recvfrom() , sendto() и т. д.) в операционной системе UNIX может применяться и для других стеков протоколов (и для протоколов, лежащих ниже транспортного уровня ).
При создании сокета необходимо точно специфицировать его тип. Эта спецификация производится с помощью трех параметров вызова socket() . Первый параметр указывает, к какому семейству протоколов относится создаваемый сокет , а второй и третий параметры определяют конкретный протокол внутри данного семейства.
Второй параметр служит для задания вида интерфейса работы с сокетом – будет это потоковый сокет , сокет для работы с датаграммами или какой-либо иной. Третий параметр указывает протокол для заданного типа интерфейса. В стеке протоколов TCP/IP существует только один протокол для потоковых сокетов – TCP и только один протокол для датаграммных сокетов – UDP , поэтому для транспортных протоколов TCP/IP третий параметр игнорируется.
В других стеках протоколов может быть несколько протоколов с одинаковым видом интерфейса, например, датаграммных, различающихся по степени надежности.
Для транспортных протоколов TCP/IP мы всегда в качестве первого параметра будем указывать предопределенную константу AF_INET (Address family – Internet ) или ее синоним PF_INET ( Protocol family – Internet ).
Второй параметр будет принимать предопределенные значения SOCK_STREAM для потоковых сокетов и SOCK_DGRAM – для датаграммных.
Поскольку третий параметр в нашем случае не учитывается, в него мы будем подставлять значение 0 .
Ссылка на информацию о созданном сокете помещается в таблицу открытых файлов процесса подобно тому, как это делалось для pip ’ов и FIFO (см. семинар 5). Системный вызов возвращает пользователю файловый дескриптор , соответствующий заполненному элементу таблицы, который далее мы будем называть дескриптором сокета . Такой способ хранения информации о сокете позволяет, во-первых, процессам-детям наследовать ее от процессов-родителей, а, во-вторых, использовать для сокетов часть системных вызовов, которые уже знакомы нам по работе с pip ’ами и FIFO : close() , read() , write() .
Системный вызов для создания сокета
Прототип системного вызова
Описание системного вызова
Системный вызов socket служит для создания виртуального коммуникационного узла в операционной системе. Данное описание не является полным описанием системного вызова, а предназначено только для использования в нашем курсе. За полной информацией обращайтесь к UNIX Manual.
Параметр domain определяет семейство протоколов, в рамках которого будет осуществляться передача информации. Мы рассмотрим только два таких семейства из нескольких существующих. Для них имеются предопределенные значения параметра:
- PF_INET – для семейства протоколов TCP/IP ;
- PF_UNIX – для семейства внутренних протоколов UNIX, иначе называемого еще UNIX domain.
Параметр protocol специфицирует конкретный протокол для выбранного семейства протоколов и способа обмена информацией. Он имеет значение только в том случае, когда таких протоколов существует несколько. В нашем случае семейство протоколов и тип обмена информацией определяют протокол однозначно. Поэтому данный параметр мы будем полагать равным 0 .
Возвращаемое значение
В случае успешного завершения системный вызов возвращает файловый дескриптор (значение большее или равное 0 ), который будет использоваться как ссылка на созданный коммуникационный узел при всех дальнейших сетевых вызовах. При возникновении какой-либо ошибки возвращается отрицательное значение.
Адреса сокетов. Настройка адреса сокета. Системный вызов bind()
Когда сокет создан, необходимо настроить его адрес . Для этого используется системный вызов bind() . Первый параметр вызова должен содержать дескриптор сокета , для которого производится настройка адреса. Второй и третий параметры задают этот адрес .
Во втором параметре должен быть указатель на структуру struct sockaddr , содержащую удаленную и локальные части полного адреса.
Указатели типа struct sockaddr * встречаются во многих сетевых системных вызовах; они используются для передачи информации о том, к какому адресу привязан или должен быть привязан сокет . Рассмотрим этот тип данных подробнее. Структура struct sockaddr описана в файле <sys/socket.h> следующим образом:
Такой состав структуры обусловлен тем, что сетевые системные вызовы могут применяться для различных семейств протоколов, которые по -разному определяют адресные пространства для удаленных и локальных адресов сокета . По сути дела, этот тип данных представляет собой лишь общий шаблон для передачи системным вызовам структур данных, специфических для каждого семейства протоколов. Общим элементом этих структур остается только поле short sa_family (которое в разных структурах, естественно, может иметь разные имена, важно лишь, чтобы все они были одного типа и были первыми элементами своих структур) для описания семейства протоколов. Содержимое этого поля системный вызов анализирует для точного определения состава поступившей информации.
Для работы с семейством протоколов TCP/IP мы будем использовать адрес сокета следующего вида, описанного в файле <netinet/in.h> :
Первый элемент структуры – sin_family задает семейство протоколов . В него мы будем заносить уже известную нам предопределенную константу AF_INET (см. предыдущий раздел).
Удаленная часть полного адреса – IP-адрес – содержится в структуре типа struct in_addr , с которой мы встречались в разделе "Функции преобразования IP-адресов inet_ntoa() , inet_aton() " .
Для указания номера порта предназначен элемент структуры sin_port , в котором номер порта должен храниться в сетевом порядке байт. Существует два варианта задания номера порта : фиксированный порт по желанию пользователя и порт , который произвольно назначает операционная система . Первый вариант требует указания в качестве номера порта положительного заранее известного числа и для протокола UDP обычно используется при настройке адресов сокетов и при передаче информации с помощью системного вызова sendto() (см. следующий раздел). Второй вариант требует указания в качестве номера порта значения 0. В этом случае операционная система сама привязывает сокет к свободному номеру порта . Этот способ обычно используется при настройке сокетов программ клиентов, когда заранее точно знать номер порта программисту необязательно.
Какой номер порта может задействовать пользователь при фиксированной настройке? Номера портов с 1 по 1023 могут назначать сокетам только процессы, работающие с привилегиями системного администратора. Как правило, эти номера закреплены за системными сетевыми службами независимо от вида используемой операционной системы, для того чтобы пользовательские клиентские программы могли запрашивать обслуживание всегда по одним и тем же локальным адресам. Существует также ряд широко применяемых сетевых программ, которые запускают процессы с полномочиями обычных пользователей (например, X-Windows). Для таких программ корпорацией Internet по присвоению имен и номеров ( ICANN ) выделяется диапазон адресов с 1024 по 49151, который нежелательно использовать во избежание возможных конфликтов. Номера портов с 49152 по 65535 предназначены для процессов обычных пользователей. Во всех наших примерах при фиксированном задании номера порта у сервера мы будем использовать номер 51000.
IP – адрес при настройке также может быть определен двумя способами. Он может быть привязан к конкретному сетевому интерфейсу (т.е. сетевой плате), заставляя операционную систему принимать/передавать информацию только через этот сетевой интерфейс , а может быть привязан и ко всей вычислительной системе в целом ( информация может быть получена/отослана через любой сетевой интерфейс ). В первом случае в качестве значения поля структуры sin_addr.s_addr используется числовое значение IP-адреса конкретного сетевого интерфейса в сетевом порядке байт . Во втором случае это значение должно быть равно значению предопределенной константы INADDR_ANY , приведенному к сетевому порядку байт .
Третий параметр системного вызова bind() должен содержать фактическую длину структуры, адрес которой передается в качестве второго параметра. Эта длина меняется в зависимости от семейства протоколов и даже различается в пределах одного семейства протоколов. Размер структуры, содержащей адрес сокета , для семейства протоколов TCP/IP может быть определен как sizeof(struct sockaddr_in) .
Сокеты (англ. socket — разъём) — название программного интерфейса для обеспечения обмена данными между процессами. Процессы при таком обмене могут исполняться как на одной ЭВМ, так и на различных ЭВМ, связанных между собой сетью. Сокет — абстрактный объект, представляющий конечную точку соединения.
Принципы сокетов¶
Каждый процесс может создать слушающий сокет (серверный сокет) и привязать его к какому-нибудь порту операционной системы (в UNIX непривилегированные процессы не могут использовать порты меньше 1024). Слушающий процесс обычно находится в цикле ожидания, то есть просыпается при появлении нового соединения. При этом сохраняется возможность проверить наличие соединений на данный момент, установить тайм-аут для операции и т.д.
Каждый сокет имеет свой адрес. ОС семейства UNIX могут поддерживать много типов адресов, но обязательными являются INET-адрес и UNIX-адрес. Если привязать сокет к UNIX-адресу, то будет создан специальный файл (файл сокета) по заданному пути, через который смогут сообщаться любые локальные процессы путём чтения/записи из него (см. Доменный сокет Unix). Сокеты типа INET доступны из сети и требуют выделения номера порта.
Обычно клиент явно подсоединяется к слушателю, после чего любое чтение или запись через его файловый дескриптор будут передавать данные между ним и сервером.
Основные функции¶
socket()¶
Создаёт конечную точку соединения и возвращает файловый дескриптор. Принимает три аргумента:
domain указывающий семейство протоколов создаваемого сокета
- AF_INET для сетевого протокола IPv4
- AF_INET6 для IPv6
- AF_UNIX для локальных сокетов (используя файл)
type
- SOCK_STREAM (надёжная потокоориентированная служба (сервис) или потоковый сокет)
- SOCK_DGRAM (служба датаграмм или датаграммный сокет)
- SOCK_RAW (Сырой сокет — сырой протокол поверх сетевого уровня).
protocol
Протоколы обозначаются символьными константами с префиксом IPPROTO_* (например, IPPROTO_TCP или IPPROTO_UDP). Допускается значение protocol=0 (протокол не указан), в этом случае используется значение по умолчанию для данного вида соединений.
Функция возвращает −1 в случае ошибки. Иначе, она возвращает целое число, представляющее присвоенный дескриптор.
Пример на Python
Связывает сокет с конкретным адресом. Когда сокет создается при помощи socket(), он ассоциируется с некоторым семейством адресов, но не с конкретным адресом. До того как сокет сможет принять входящие соединения, он должен быть связан с адресом. bind() принимает три аргумента:
- sockfd — дескриптор, представляющий сокет при привязке
- serv_addr — указатель на структуру sockaddr, представляющую адрес, к которому привязываем.
- addrlen — поле socklen_t, представляющее длину структуры sockaddr.
Возвращает 0 при успехе и −1 при возникновении ошибки.
Пример на Python
Автоматическое получение имени хоста.
listen()¶
Подготавливает привязываемый сокет к принятию входящих соединений. Данная функция применима только к типам сокетов SOCK_STREAM и SOCK_SEQPACKET. Принимает два аргумента:
- sockfd — корректный дескриптор сокета.
- backlog — целое число, означающее число установленных соединений, которые могут быть обработаны в любой момент времени. Операционная система обычно ставит его равным максимальному значению.
После принятия соединения оно выводится из очереди. В случае успеха возвращается 0, в случае возникновения ошибки возвращается −1.
Пример на Python
accept()¶
Используется для принятия запроса на установление соединения от удаленного хоста. Принимает следующие аргументы:
- sockfd — дескриптор слушающего сокета на принятие соединения.
- cliaddr — указатель на структуру sockaddr, для принятия информации об адресе клиента.
- addrlen — указатель на socklen_t, определяющее размер структуры, содержащей клиентский адрес и переданной в accept(). Когда accept() возвращает некоторое значение, socklen_t указывает сколько байт структуры cliaddr использовано в данный момент.
Функция возвращает дескриптор сокета, связанный с принятым соединением, или −1 в случае возникновения ошибки.
Пример на Python
connect()¶
Устанавливает соединение с сервером.
Некоторые типы сокетов работают без установления соединения, это в основном касается UDP-сокетов. Для них соединение приобретает особое значение: цель по умолчанию для посылки и получения данных присваивается переданному адресу, позволяя использовать такие функции как send() и recv() на сокетах без установления соединения.
Загруженный сервер может отвергнуть попытку соединения, поэтому в некоторых видах программ необходимо предусмотреть повторные попытки соединения.
Возвращает целое число, представляющее код ошибки: 0 означает успешное выполнение, а −1 свидетельствует об ошибке.
Пример на Python
Передача данных¶
Для передачи данных можно пользоваться стандартными функциями чтения/записи файлов read и write, но есть специальные функции для передачи данных через сокеты:
Читайте также: