Сокеты

Сокет - универсальный интерфейс для создания каналов для межпроцессного взаимодействия.

Сокеты объединили в едином интерфейсе потоковую передачу данных подобную каналам pipe и FIFO и передачу сообщений, подобную очередям сообщений в System V IPC. Кроме того, сокеты добавили возможность создания клиент-серверного взаимодействия (один со многими).

Интерфейс сокетов скрывает механизм передачи данных между процессами. В качестве нижележащего транспорта могут использоваться как внутренний транспорт в ядре Unix, так и практически любые сетевые протоколы. Для достижения такой гибкости используется перегруженная функция назначения сокету имени - bind(). Данная функция принимает в качестве параметров идентификатор пространства имён и указатель на структуру, которая содержит имя в соответствующем формате. Это могут быть имена в файловой системе Unix, IP адрес + порт в TCP/UDP, MAC-адрес сетевой карты в протоколе IPX.

Классификация сокетов

Stream

Поток байтов без разделения на записи, подобный чтению-записи в файл или каналам в Unix. Процесс, читающий из сокета, не знает, какими порциями производилась запись в сокет пишущим процессом. Данные никогда не теряются и не перемешиваются.

• Непрерывный поток байтов
• Упорядоченный приём данных
• Надёжная доставка данных

Datagram

Передача записей ограниченной длины. Записи на уровне интерфейса сокетов никак не связанны между собой. Отправка записей описывается фразой: "отправил и забыл". Принимающий процесс получает записи по отдельности в непредсказуемом порядке или не получает вовсе.

• Деление потока данных на отдельные записи
• Неупорядоченный приём записей
• Возможна потеря записей

Sequential packets

Надёжная упорядоченная передача с делением на записи. Использовался в Sequence Packet Protocol для Xerox Network Systems. Не реализован в TCP/IP, но может быть имитирован в TCP через Urgent Pointer.

• Деление потока данных на отдельные записи
• Упорядоченная передача данных
• Надёжная доставка данных

Raw

Данный тип сокетов предназначен для управление нижележащим сетевым драйвером. В Unix требует администраторских полномочий. Примером использования Raw-сокета является программа ping, которая отправляет и принимает управляющие пакеты управления сетью - ICMP. Файл /usr/bin/ping в старых версиях Linux имел флаг смены полномочий suid, а в новых версиях - флаги дополнительных полномочий - cap_net_admin и cap_net_raw.

Имена сокетов

Имена сокетов на сервере назначаются вызовом bind(), а на клиенте, как правило, генерируются ядром.

• Inet - сокеты именуются с помощью IP адресов и номеров портов
• Unix - сокетам даются имена объектов типа socket в файловой системе
• IPX - имена на основе MAC-адресов сетевых карт
• ... - возможны и другие варианты

TCP/IP

Для передачи данных с помощью семействе протоколов TCP/IP реализованы два вида сокетов Stream и Datagram. Все остальные манипуляции с сетью TCP/IP осуществляются через Raw-сокеты.

• TCP = Stream
• UDP = Datagram
• ICMP = RAW
• Sequential packets - были экспериментальные реализации в 1990-х, которые не вышли за рамки научных исследований