UNIX: разработка сетевых приложений

■ использование функции

,

■ использование функций

и ,

■ использование средств IPC (обычно канала) между обработчиком сигнала и главным циклом.

Упражнения

1. Запустите клиент UDP, используя функцию

, выполняющую широковещательную передачу (см. листинг 20.1). Сколько ответов вы получаете? Всегда ли ответы приходят в одном и том же порядке? Синхронизированы ли часы у узлов в вашей подсети?

2. Поместите несколько функций

в листинг 20.6 после завершения функции , чтобы увидеть, возвращает ли она ошибку или указание на готовность к чтению одного из двух дескрипторов. Возвращает ли ваша система ошибку или сообщение о готовности канала к чтению, когда истекает время таймера ?

3. Запустите такую программу, как

, если это возможно, и просмотрите широковещательные пакеты в вашей локальной сети (команда ). К каким наборам протоколов относятся эти широковещательные пакеты?

Глава 21

Многоадресная передача

21.1. Введение

Как показано в табл. 20.1, адрес направленной передачи идентифицирует одиночный интерфейс, широковещательный адрес идентифицирует все интерфейсы в подсети, а адрес многоадресной передачи — набор (множество) интерфейсов. Направленная и широковещательная передача — это конечные точки спектра адресации (один интерфейс или все), а цель многоадресной передачи — обеспечить возможность адресации на участок спектра между этими конечными точками. Дейтаграмму многоадресной передачи должны получать только заинтересованные в ней интерфейсы, то есть интерфейсы на тех узлах, на которых запущены приложения, желающие принять участие в сеансе многоадресной передачи. Кроме того, широковещательная передача обычно ограничена локальными сетями, в то время как многоадресная передача может использоваться как в локальной, так и в глобальной сети. Существуют приложения, которые ежедневно участвуют в многоадресной передаче через всю сеть Интернет.

Дополнения к API сокетов, необходимые для поддержки многоадресной передачи, — это девять параметров сокетов. Три из них влияют на отправку дейтаграмм UDP на адрес, а шесть — на получение узлом дейтаграмм многоадресной передачи.

21.2. Адрес многоадресной передачи

При описании адресов многоадресной передачи необходимо провести различия между IPv4 и IPv6.

Адреса IPv4 класса D

Адреса класса D, лежащие в диапазоне от 224.0.0.0 до 239.255.255.255, в IPv4 являются адресами многоадресной передачи (см. табл. А.1). Младшие 28 бит адреса класса D образуют идентификатор группы многоадресной передачи (multicast group ID), а 32-разрядный адрес называется адресом группы (group address).

На рис. 21.1 показано, как адреса многоадресной передачи сопоставляются адресам Ethernet. Сопоставление адресов групп IPv4 для сетей Ethernet описывается в RFC 1112 [26], для сетей FDDI — в RFC 1390 [59], а для сетей типа Token Ring — в RFC 1469 [97]. Чтобы обеспечить возможность сравнения полученных в результате адресов Ethernet, мы также показываем сопоставление для адресов групп Ipv6.

Рис. 21.1. Сопоставление адресам Ethernet адресов многоадресной передачи IPv4 и IPv6

Если рассматривать лишь сопоставление адресов IPv4, то в 24 старших битах адреса Ethernet всегда будет

. Следующий бит всегда нулевой, а 23 младших бита копируются из 23 младших битов группового адреса. Старшие 5 бит группового адреса при сопоставлении игнорируются. Это значит, что 32 групповых адреса сопоставляются одиночному адресу Ethernet, то есть соответствие не является взаимнооднозначным.

Младшие 2 бита первого байта адреса Ethernet идентифицируют адрес как универсально управляемый групповой адрес. «Универсально управляемый» означает то, что 24 старших бита были присвоены IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров по электротехнике и электронике), а групповые адреса многоадресной передачи распознаются и обрабатываются получающими интерфейсами специальным образом.

Существует несколько специальных адресов многоадресной передачи IPv4:

■ 224.0.0.1 — это группа всех узлов (all-hosts group). Все узлы в подсети, имеющие возможность многоадресной передачи, должны присоединиться к этой группе интерфейсами, поддерживающими многоадресную передачу. (Мы поговорим о том, что значит присоединиться к группе, несколько позже.)

■ 224.0.0.2 — это группа всех маршрутизаторов (all-routers group). Все маршрутизаторы многоадресной передачи в подсети должны присоединиться к этой группе интерфейсами, поддерживающими многоадресную передачу.

Диапазон адресов от 224.0.0.0 до 224.0.0.255 (который мы можем также записать в виде 224.0.0.0/24), называется локальным на канальном уровне (link local). Эти адреса предназначены для низкоуровневого определения топологии и служебных протоколов, и дейтаграммы, предназначенные для любого из этих адресов, никогда не передаются маршрутизатором многоадресной передачи дальше. Более подробно об области действия различных групповых адресов IPv4 мы поговорим после того, как рассмотрим адреса многоадресной передачи IPv6.

Адреса многоадресной передачи IPv6

Старший байт адреса многоадресной передачи IPv6 имеет значение

. На рис. 21.1 показано сопоставление 16-байтового адреса многоадресной передачи IPv6 6-байтовому адресу Ethernet. Младшие 32 бита группового адреса копируются в младшие 32 бита адреса Ethernet. Старшие 2 байта адреса Ethernet имеют значение . Это сопоставление для сетей Ethernet описано в RFC 2464 [23], то же сопоставление для FDDI — в RFC 2467 [24], а сопоставление для сетей типа Token Ring — в RFC 2470 [25].

Младшие два бита первого байта адреса Ethernet определяют адрес как локально администрируемый групповой адрес. «Локально администрируемый» — это значит, что нет гарантий, что адрес уникален по отношению к IPv6. В этой сети кроме IPv6 могут быть и другие наборы протоколов, использующие те же два старших байта адреса Ethernet. Как мы отмечали ранее, групповые адреса распознаются и обрабатываются получающими интерфейсами специальным образом.

Имеется два формата адресов многоадресной передачи IPv6 (рис. 21.2). Когда флаг P имеет значение 0, флаг T интерпретируется как обозначение принадлежности адреса к группе заранее известных (well-known — значение 0) или к группе временных (transient — значение 1). Если флаг

равен 1, адрес считается назначенным на основе одноадресного префикса (см. RFC 3306 [40]). При этом флаг также должен иметь значение 1 (многоадресные адреса на основе одноадресных всегда являются временными), а поля и prefix устанавливаются равными длине и значению префикса соответственно. Верхние два бита этого поля зарезервированы. Адреса многоадресной передачи IPv6 имеют также 4-разрядное поле области действия (scope), которое будет описано ниже. Документ RFC 3307 [39] описывает механизм выделения младших 32 разрядов группового адреса IPv6 (идентификатора группы) в зависимости от значения флага .