Linux API. Исчерпывающее руководство

• IPv6-домен (AF_INET6) позволяет взаимодействовать приложениям, выполняемым на разных компьютерах, соединенных по сети на основе протокола IPv4 (Internet Protocol version 6). Протокол IPv6 должен прийти на смену IPv4, хотя распространен все еще значительно меньше, чем предшественник.

Характеристики этих доменов собраны в табл. 52.1.

В некоторых примерах кода вместо AF_UNIX можно встретить константы с такими именами, как PF_UNIX. В данном контексте AF означает семейство адресов (англ. address family), а PF — семейство протоколов (англ. protocol family). Изначально предполагалось, что одно семейство протоколов может поддерживать разные семейства адресов. Но на практике этого никто никогда не делал, а все существующие реализации определяют константы вида PF_ в качестве синонимов для констант AF_ (в стандарт SUSv3 входят только последние). В этой книге всегда используется префикс AF_. Подробную информацию о происхождении указанных констант можно найти в разделе 4.2 книги [Stevens et al., 2004].

Таблица 52.1. Домены сокетов

Домен — Взаимодействие выполняется — Взаимодействие между приложениями — Формат адреса — Структура адреса

AF_UNIX — Внутри ядра — На одном компьютере — Путь — sockaddr_un

AF_INET — Через IPv4 — На компьютерах, соединенных по сети IPv4 — 32-разрядный адрес IPv4 + 16-разрядный номер порта — sockaddr_in

AF_INET6 — Через IPv6 — На компьютерах, соединенных по сети IPv6 — 128-разрядный адрес IPv6 + + 16-разрядный номер порта — sockaddr_in6

Виды сокетов

Любая реализация предоставляет как минимум два вида сокетов: потоковые и датаграммные. Эти две разновидности поддерживаются как в UNIX-, так и в интернет-доменах. Свойства данных видов сокетов собраны в табл. 52.2.

Таблица 52.2. Виды сокетов и их свойства

_{Свойство}

_{Вид сокета}

_{Потоковый}

_{Датаграммный}

_{Надежная доставка}

_Да

_Нет

_{Сохранение границ сообщений}

_Нет

_Да

_{Ориентированные на соединение}

_Да

_Нет

Потоковые сокеты (SOCK_STREAM) предоставляют надежный, двунаправленный канал взаимодействия на основе байтового потока. Ниже поясняются термины, использованные в данном описании:

• надежный — мы гарантируем одно из двух: либо передаваемые данные будут доставлены невредимыми приложению-адресату в том виде, в котором они были посланы (при отсутствии сбоев в сетевом канале и получателе), либо мы получим уведомление о возможном сбое при передаче;

двунаправленный — данные могут передаваться между сокетами в любом направлении;

• байтовый поток — как и в случае с именованными каналами, сообщения не имеют границ (см. раздел 44.1).

Потоковый сокет напоминает применение двух каналов, обеспечивающих двунаправленное взаимодействие между двумя приложениями, с той лишь разницей, что сокеты (интернет-доменов) позволяют взаимодействовать по сети.

Потоковые сокеты работают парами, соединяясь друг с другом, поэтому их называют ориентированными на соединение. Одноранговым называют сокет, находящийся на другом конце соединения; адрес такого сокета и приложение, которое его использует, тоже называют одноранговыми. Иногда в качестве синонима приводят термин «удаленный» (или «внешний»). Аналогичным образом приложение, сокет и адрес на этом конце соединения иногда называют локальными. Потоковый сокет может иметь только одну пару.

Датаграммные сокеты (SOCK_DGRAM) позволяют обмениваться данными в виде сообщений, которые называются датаграммами. Сокеты этого вида сохраняют границы сообщений, но не обеспечивают надежную передачу данных. Сообщения могут приходить не в том порядке, дублироваться или вовсе теряться.

Датаграммные сокеты являются общим случаем сетевого взаимодействия, не требующего соединения. В процессе работы им не нужно соединяться с другими сокетами (этим они отличаются от потоковых). В подразделе 52.6.2 вы увидите, что датаграммные сокеты на самом деле могут быть соединены друг с другом, но по своей семантике данная процедура некоторым образом отличается от соединения потоковых сокетов.

В интернет-доменах датаграммные сокеты задействуют протокол UDP (от англ. User Datagram Protocol — протокол пользовательских датаграмм), а потоковые — TCP (от англ. Transmission Control Protocol — протокол управления передачей). Для краткости мы будем использовать термины «UDP-сокет» и «TCP-сокет».

Системные вызовы для работы с сокетами

Ниже перечислены ключевые системные вызовы для работы с сокетами.

• Системный вызов socket() создает новый сокет.

• Системный вызов bind() привязывает сокет к адресу. Обычно он используется сервером для привязки сокета к общеизвестному адресу, чтобы клиенты могли его найти.