L'objectif de développement étant l'initiation, on se limite à un code minimaliste.
Le schéma ci-dessous positionne les couches de la modélisation des communications réseau vis-à-vis du système d'exploitation.
Les pilotes de périphériques et les protocoles implantés depuis la couche physique jusqu'à la couche transport font partie du sous-système réseau du noyau du système d'exploitation.
Le programme utilisateur est lancé à partir de la couche Shell et est exécuté au niveau application.
L'utilisation de socket revient à ouvrir un canal de communication entre la couche application et la couche transport. La programmation des sockets se fait à l'aide de bibliothèques standard présentées ci-après : Section 2.4, « Bibliothèques utilisées ».
Ces deux programmes sont compilables en l'état sur n'importe quelle
boîte Linux. Il suffit d'appeler le compilateur C++ de la chaîne de
développement GNU en désignant le nom du programme
exécutable avec l'option -o.
phil@nowhere:~/cpp/socket$ g++ -o udp-client udp-client.cc phil@nowhere:~/cpp/socket$ g++ -o udp-server udp-server.cc phil@nowhere:~/cpp/socket$ ll total 52K drwxr-xr-x 2 phil phil 4,0K 2005-06-16 22:45 . drwxr-xr-x 3 phil phil 4,0K 2005-06-16 22:43 .. -rwxr-xr-x 1 phil phil 17K 2005-06-16 22:43 udp-client -rw-r--r-- 1 phil phil 3,8K 2005-02-02 04:05 udp-client.cc -rwxr-xr-x 1 phil phil 16K 2005-06-16 22:45 udp-server -rw-r--r-- 1 phil phil 2,7K 2005-02-02 04:05 udp-server.cc
L'exécution du programme est aussi assez triviale. On peut exécuter le client et le serveur sur le même hôte dans deux Shells distincts et utiliser l'interface de boucle locale pour les communications réseau.
phil@nowhere:~/cpp/socket$ ./udp-server Enter port number to listen on (between 1500 and 65000): 4000 Waiting for request on port 4000 from 127.0.0.1:4968 Received: texte de test
phil@nowhere:~/cpp/socket$ ./udp-client Enter server host name or IP address: 127.0.0.1 Enter server port number: 4000 Enter some lines, and the server will modify them and send them back. When you are done, enter a line with just a dot, and nothing else. If a line is more than 100 characters, then only the first 100 characters will be used. Input: texte de test Modified: TEXTE DE TEST Input: .
Les deux programmes utilisent les mêmes fonctions disponibles à partir des bibliothèques standards.
libc6-dev,
netdb.h
Opérations sur les bases de données réseau. Ici, c'est la fonction
gethostbyname() qui est utilisée. Elle renvoie une
structure de type hostent pour l'hôte
name. La chaîne name est
soit un nom d'hôte, soit une adresse IPv4 en notation pointée standard,
soit une adresse IPv6 avec la notation points-virgules et points. Pour
obtenir plus d'informations, il faut consulter les pages de
manuels : man gethostbyname.
libc6-dev,
netinet/in.h
Famille du protocole Internet. Ici, plusieurs fonctions sont
utilisées à partir du paramètre de description de socket
sockaddr_in. Les quatre fonctions importantes
traitent de la conversion des nombres représentés suivant l'hôte (bit le
moins significatif en premier sur processeur Intel x86) ou les
définitions des en-têtes réseau (bit le plus significatif en
premier).
htonl() et
htons() : conversion d'un entier long et d'un
entier court depuis la représentation hôte (bit le moins significatif
en premier ou Least Significant Byte First)
vers la représentation réseau standard (bit le plus significatif en
premier ou Most Significant Byte
First).
ntohl() et
ntohs() : fonctions opposées aux précédentes.
conversion de la représentation réseau vers la représentation
hôte.
libstdc++6-dev,
iostream
Opérations sur les flux d'entrées/sorties de base tels que l'écran et le clavier. Ici, toutes les opérations de saisie de nom d'hôte, d'adresse IP, de numéro de port ou de texte sont gérées à l'aide des fonctions usuelles du langage C++. Ces fonctions sont les seules qui soient spécifiques au langage C++.
D'une manière générale, toutes les fonctions sont documentées à l'aide
des pages de manuels Unix classiques. Soit on entre directement à la console
une commande du type : man inet_ntoa, soit on
utilise l'aide du gestionnaire graphique pour accéder aux mêmes informations
en saisissant une URL du type suivant à partir du
gestionnaire de fichiers : man:/inet_ntoa.
Au dessus du protocole de couche réseau IP, on doit choisir entre deux protocoles de couche transport : TCP ou UDP.
Le protocole TCP est le premier protocole développé. Il «porte la moitié» de la philosophie du modèle Internet. Cette philosophie veut que la couche transport soit le lieu de la fiabilisation des communications. Ce protocole fonctionne donc en mode connecté et contient tout les outils nécessaires à l'établissemnt, au maintien et à la libération de connexion. De plus, des numéros de séquences garantissent l'intégrité de la transmission et le fenêtrage de ces numéros de séquences assure un contrôle de congestion. Tout ces mécanismes ne sont pas évidents à maîtriser pour un public débutant.
Le protocole UDP a été développé après TCP. La philosophie de ce mode de transport suppose que le réseau de communication est intrinséquement fiable et qu'il n'est pas nécessaire de garantir l'intégrité des transmissions et de contrôler la congestion. On dit que le protocole UDP n'est pas orienté connexion ; ce qui a pour conséquence d'alléger considérablement les mécanismes de transport.
L'objectif du présent document étant d'initier à l'utilisation des sockets, on s'appuie sur le protocole de transport le plus simple : UDP. En termes de développement, les différences de mise en oeuvre des sockets sont minimes. C'est à l'analyse réseau que la différence se fait. UDP est plus facile à utiliser avec un public débutant.
Pour plus d'informations, consulter le support Modélisations réseau.
Le schéma ci-dessous présente les sous-programmes sélectionnés côté client et côté serveur pour la mise en œuvre des sockets avec le protocole de transport UDP.
Les appels de sous-programmes avec les passages de paramètres sont détaillés dans les sections suivantes.
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