O documento apresenta um workshop sobre programação em C usando a API Berkeley Sockets. O workshop irá cobrir conceitos de redes como modelo OSI, endereçamento IPv4 e IPv6, e tipos de transmissão TCP e UDP. Também inclui exercícios práticos para construir servidores e clientes de rede usando sockets.

1. Workshop sobre programação em C
usando a API Berkeley Sockets
Carlos A. M. dos Santos
unixmania at gmail dot com
Workshop TcheLinux de Software Livre
FTEC, Porto Alegre
30 de maio de 2009

2. ●Conhecer a linguagem C
●Experiência básica com a interface do shell
●Saber usar um editor de programas
●Saber compilar um programa :-)
●Saber usar o comando man
●Curiosidade
Requisitos

3. ●Engenheiro Agrícola (UFPEL)
●Mestre em Ciência da Computação (UFRGS)
●1º Contato com Unix em 1989 (EMBRAPA)
●Experiência com diversos “sabores” de Unix
●Experiência com Linux de 1993 a 1999
●(Portuguese-HOWTO, LDP, SGMLtools)
●Usuário de FreeBSD desde 1999
●Ex-administrador de redes, ex-professor, etc.
●Atualmente, desenvolvedor (HP)
Sobre o Apresentador

4. Comunicado
O conteúdo desta apresentação não se refere a
qualquer produto, processo, tecnologia ou
informação pertencente HP.
As opiniões contidas nesta apresentação são de
responsabilidade exclusiva do autor e não refletem
políticas, práticas ou negócios da HP.

5. Conteúdo
Um pouco de teoria (calma, não dói!)
● Como funciona a Internet
– Modelo conceitual da Internet (Tanenbaum)
– Detalhes camada de rede
– Endereçamento e subredes
– Endereços IPv4 e IPv6
● Detalhes da camada de transporte
– Transmissão orientada a conexão (TCP)
– Transmissão orientada a datagrama (UDP)
Prática
● Servidor e cliente orientados a conexão
● Servidor e cliente orientados a datagrama
● Ambientes de pilha dupla (IPv4/IPv6)

6. Como Funciona a Internet
G
G
G
G
Internet
(gateways)
obelix
asterix

7. Modelo Conceitual
(Tanenbaum)
HTTP, etc
Transporte TCP, UDP
obelixasterix
IP
IEEE 802.2
IEEE 802.x
HTTP, etc
TCP, UDP
IP
IEEE 802.2
G
Rede
Enlace de dados
Física
Aplicação
IEEE 802.x
G
Host-to-network
(modelo Internet)

8. Modelo Conceitual
Exemplo: envio de formulário HTTP
Transporte
Rede
Enlace de dados
Física
Aplicação
carga (payload)
carga (payload)
carga (payload)
carga (payload)
origemdestino
origemdestino
origemdestino
...
00:1b:77:0f:32:87
192.168.1.154
80
POST /form.php HTTP/1.1

9. Camada de Rede
Endereçamento e Subredes – IPv4
1100 100100010000100010100000 1010
Hexadecimal
Decimal (QDD)
Binário
192 1541168
c0 9a01a8
Não-especificado
Decimal (QDD)
0.0.0.0
255 0255255
Endereços especiais
Máscara de subrede
1111 0000
Hexadecimal
Binário
ff 00ffff
1111 1111111111111111 0000
Loopback/localhost 127.0.0.1/255.0.0.0
Endereço/comprimento 192.168.1.154/24
Formas de representação
Endereço/máscara 192.168.1.154/255.255.255.0
Endereço (32 bits)

10. Camada de Rede
Endereçamento e Subredes – IPv6
fec0 00000000baba000ecafebebe 0001Hexadecimal
Endereço (128 bits)
Binário
Localhost/loopback
Hexadecimal + QDD
::1/128
Alguns enrereços especiais
Rede mista IPv6/ IPv4
ffff
c8a8Hexadecimal
192.168.1.2540000 0000000000000000
019a
Não-especificado ::/128
não cabe neste espaço
ffff0000 0000000000000000
Representação/notação
• 8 grupos de 4 dígitos hexadecimais
• zeros à esquerda de um grupo podem ser omitidos
• Um ou mais grupos seguidos de quatro zeros podem ser substituídos por “::”
• os 32 bits mais à direita podem ser representados em QDD

11. Camada de Transporte
Tipos de Transmissão Suportados
Com conexão (TCP)
●Entrega garantida
●Ordem garantida
●Controle de fluxo e
congestionamento
●Início e término do
envio demorados
(handshake)
Sem conexão (UDP)
●Não garante entrega
●Não garante ordem
●Não controla fluxo ou
congestionamento
●Envio imediato

12. Violações do Modelo
(necessárias para melhor desempenho)
Large segment offload (LSO) – delega o envio de
grandes segmentos de dados à placa de rede,
aliviando o processador.
TCP segmentation offload (TSO) – LSO em TCP.
A placa de rede deve possuir um TCP Offload
Engine or (TOE).
Large Receive Offload (LRO) – placas de rede
modernas acumulam pacotes recebidos em “rajada”
e geram uma só interrupção para todos eles. Isso
precisa ser tratado pelo driver.

13. BSD Sockets (4.2BSD, 1983)
Funções
Cabeçalhos
sys/types.h
sys/socket.h
netdb.h
netinet/in.h
arpa/inet.h
Funções de início/fim
socket(2), close(2),
shutdown(2)
bind(2), connect(2)
listen(2), accept(2)
Funções de envio
send(2), sendto(2),
sendmsg(2), write(2)
Funçoes de recepção
recv(2), recvfrom(2),
recvmsg(2), read(2)
Funçoes auxiliares
fcntl(2), ioctl(2), select(2)
sendfile(2)
inet(3), byteorder(3)

14. BSD Sockets (4.2BSD, 1983)
Estruturas de Dados

15. Prática
(baseada no código fornecido)
● Fazer os servidores TCP e UDP receberem o
número da porta na linha de comando
● Fazer o cliente UDP receber o número da porta na
linha de comando
● Fazer os programas operarem em modo não
bloqueante. Dica: fcntl(2)
● Fazer os programas operarem com prazo para
envio/recebimento. Dica: select(2)
● Fazer os programas operarem em modo duplex
(um chat simples)
● Fazer os programas operarem com IPv4 e IPv6

16. Referências
Stevens, W. Richard; Fenner, Bill; Rudoff, Andrew. Unix
Network Programming. Addison-Wesley, 2004.
Tanenbaum, Andrew. Computer Networks, 4th
edition.
Prentice Hall, 2003.
Hall, Brian. Beej's Guide to Network Programming Using
Internet Sockets. http://beej.us/guide/bgnet/
Wikipedia. Berkeley sockets.
http://en.wikipedia.org/wiki/Berkeley_sockets
Wikipedia. Large segment offload
http://en.wikipedia.org/wiki/TCP_segmentation_offloading
TcheLinux. http://www.tchelinux.org/
As pessoas que fazem o TcheLinux.
http://people.tchelinux.org/