ソフトウェア設計及び演習2015 - ソケットプログラミング

ソケットプログラミング

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!!! リポジトリ，コンパイル，実行

まずはサンプルプログラムで動作を確認しましょう．

8<
 svn co https://wiki.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream 
 cd stream
 make
>8

班長さんが，自分の端末でサーバを立ち上げます．
8<
 ./multi 
>8

班員は，各自，自分の端末からクライアントを立ち上げます．
8<
 ./client サーバのIP
>8
ここで，「サーバのIP」とは，班長さんの端末のIPアドレスです．（班長さんが自分の端末でifconfig eth0を実行すれば確認できます）

このクライアントは，複数同時に接続できます．サーバのメッセージに表示される番号を確認しましょう．

各クライアントは，サーバに対してメッセージを送り，サーバは，各クライアントにそのメッセージを流します．何かキーボードから打ち込んで，サーバ／クライアントの画面を確認してみましょう．

!!! TCP/IP とソケット（Socket プログラム）

!! 通信相手
Cのプログラムからは，通信相手（のプロセス）がどう見えているか？
* オープンされたファイル，として見えます．Linuxではファイル識別子です．

相手へメッセージを送るには？
* ファイル識別子に対して書き込みを行う（writeシステムコールする）と，相手にバイト列が送られます．

相手からのメッセージを読むには？
* ファイル識別子から読む (read システムコールする) と相手から送られたバイト列が届きます．

メッセージが届いているか確かめる
* selectシステムコールを使うと，「ファイル識別子にデータが届いているかどうか」を試すことができます．
** selectは，同時に複数の通信相手から送られてくるデータの到着も調べることができます.
** selectにより，複数の相手に対する非同期的な通信を実現できます．

!! サーバとクライアント
socketには，サーバソケットとクライアントソケットが存在します．
* 接続される方がサーバで，
* 接続する方がクライアントです，

!! ソケットの作成

'''サーバ側'''

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[csd_socket.c|https://svn.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream/csd_socket.c]のCreateServerSocket()関数

socketシステムコール
* ソケットを作成します．
* エラーがなければ，ファイル識別子が返ってきます．

bindシステムコール
* ソケットには，sockaddr_in構造体でサーバ側のIPアドレスとポート番号を与えます．
* ソケットを持ったプロセスと，IPアドレス/ポート番号をもったパケットが結び付きます．

listenシステムコール
* 待ち行列の長さを指定します．いまのところは無視して構いません．

[echo-server.c|https://svn.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream/echo-server.c]のmain関数

accept システムコール
* クライアントからのconnectによる接続を待ちます．
* acceptは，クライアントからのconnectで接続が確立すれば終了します．
>9

'''クライアント側'''

6<
[csd_socket.c|https://svn.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream/csd_socket.c]のConnectServer関数

socketシステムコール
* サーバのIPアドレスとポート番号を指定して，クライアントソケットを作ります．
* エラーがなければファイル識別子が返ってきます．
* 実際に接続されるのは，次のconnectを呼んでから，です．（socketだけでは接続されません）

connectシステムコール
* サーバに対して接続にいきます．
>9

:TCP/IP メモ
::TCP のコネクションのオープンに相当します
6<
* SYN  (クライアントからサーバへ)
* SYN/ACK (アクセプト状態のサーバからクライアントへ)
* ACK (クライアントからサーバへ)
>9

接続が完了すれば，socketシステムコールで得たファイル識別子に対してread/writeすることでサーバと通信できます．

!! プログラム例

実行し，プログラムを読んでみましょう．

https://svn.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream/serv.c 
* 1対1のチャットサーバプログラム．

https://svn.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream/multi.c 
* 多人数 チャットサーバプログラム．
* selectの使い方がポイント

https://svn.cis.iwate-u.ac.jp/svn/csd/Examples/socket/stream/client.c 
* チャットクライアントプログラム．

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