Путеводитель по книге
Ниже будут рассмотрены основы API сокетов и архитектура клиент-сервер, свойственная приложениям, в которых используется TCP/IP. Это тот фундамент, на котором вы станете возводить здание своего мастерства.
В главе 2 обсуждаются некоторые заблуждения по поводу TCP/IP и сетей вообще. В частности, вы узнаете, в чем разница между протоколами, требующими логического соединения, и протоколами, не нуждающимися в нем. Здесь будет рассказано об IP-адресации и подсетях (эта концепция часто вызывает недоумение), о бесклассовой междоменной маршрутизации (Classless Interdomain Routing — CIDR) и преобразовании сетевых адресов (Network Address Translation - NAT). Вы увидите, что TCP в действительности не гарантирует доставку данных. И нужно быть готовым к некорректным действиям как пользователя, так и программы на другом конце соединения. Кроме того, приложения будут по-разному работать в глобальной (WAN) и локальной (LAN) сетях.
Следует напомнить, что TCP - это потоковый протокол, и разъяснить его значение для программистов. Вы также узнаете, что TCP автоматически не обнаруживает потерю связи, почему это хорошо и что делать в этой ситуации.
Вам будет понятно, почему API сокетов всегда следует предпочитать API на основе интерфейса транспортного уровня (Transport Layer Interface - TLI) и транспортному интерфейсу X/Open (X/Open Transport Interface - XTI). Кроме того, |я объясню, почему не стоит слишком уж серьезно воспринимать модель открытого взаимодействия систем (Open Systems Interconnection - OSI). TCP - очень эффективный протокол с отличной производительностью, так что обычно не нужно дублировать его функциональность с помощью протокола UDP.
В главе 2 разработаны каркасы для нескольких видов приложений TCP/IP и на их основе построена библиотека часто используемых функций. Каркасы и библиотека позволяют писать приложения, не заботясь о преобразовании адресов, управлении соединением и т.п. Если каркас готов, то вряд ли следует срезать себе путь, например, «зашив» в код адреса и номера портов или опустив проверку ошибок.
Каркасы и библиотека используются в книге для построения тестов, небольших примеров и автономных приложений. Часто требуется всего лишь добавить пару строк в один из каркасов, чтобы создать специализированную программу или тестовый пример.
В главе 3 подробно рассмотрены некоторые вопросы, на первый взгляд кажущиеся тривиальными. Например, что делает операция записи в контексте TCP. Вроде бы все очевидно: записывается в сокет n байт, a TCP отсылает их на другой конец соединения. Но вы увидите, что иногда это происходит не так. В протоколе TCP есть сложный свод правил, определяющих, можно ли посылать данные немедленно и, если да, то сколько. Чтобы создавать устойчивые и эффективные программы, необходимо усвоить эти правила и их влияние на приложения.
То же относится к чтению данных и завершению соединения. Вы изучите эти операции и разберетесь, как нужно правильно завершать соединение, чтобы не потерять информацию. Здесь будет рассмотрена и операция установления соединения connect: когда при ее выполнении возникает тайм-аут и как она используется в протоколе UDP.
Будет рассказано об имеющимся в системе UNIX суперсервере inetd, упрощающим написание сетевых приложений. Вы научитесь пользоваться программой tcpmux, которая избавляет от необходимости назначать серверам хорошо известные порты. Узнаете, как работает tcpmux, и сможете создать собственную версию для систем, где это средство отсутствует.
Кроме того, здесь подробно обсуждаются такие вопросы, как состояние TIME-WAIT, алгоритм Нейгла, выбор размеров буферов и правильное применение опции SO_REUSEADDR. Вы поймете, как сделать свои приложения событийно- управляемыми и создать отдельный таймер для каждого события. Будут описаны некоторые типичные ошибки, которые допускают даже опытные программисты, и приемы повышения производительности.
Наконец, вы познакомитесь с некоторыми языками сценариев, используемыми при программировании сетей. С их помощью можно легко и быстро создавать полезные сетевые утилиты.
Глава 4 посвящена двум темам. Сначала будет рассмотрено несколько инструментальных средств, необходимых каждому сетевому программисту. Показано, как использовать утилиту ping для диагностики простейших неисправностей. Затем рассказывается о сетевых анализаторах пакетов (sniffer) вообще и программе tcpdump в частности. В этой главе дано несколько примеров применения tcpdump для диагностики сетевых проблем. С помощью программы traceroute исследуется маленькая часть Internet.
Утилита ttcp, в создании которой принимал участие Майк Муусс (Mike Muuss) -автор программы ping, является полезным инструментом для изучения производительности сети и влияния на нее тех или иных параметров TCP. Будут продемонстрированы некоторые методы диагностики. Еще одна бесплатная инструментальная программа Isof необходима в ситуации, когда нужно сопоставить сетевые соединения с процессами, которые их открыли. Очень часто Isof предоставляет информацию, получение которой иным способом потребовало бы поистине героических усилий.
Много внимания уделено утилите netstat и той разнообразной информации, которую можно получить с ее помощью, а также программам трассировки системных вызовов, таким как ktrace и truss.
Обсуждение инструментов диагностики сетей завершается построением утилиты для перехвата и отображения датаграмм протокола ICMP (протокол контроля сообщений в сети Internet). Она не только вносит полезный вклад в ваш набор инструментальных средств, но и иллюстрирует использование простых сокетов (raw sockets).
Во второй части главы 4 описаны дополнительные ресурсы для пополнения знаний о TCP/IP и сетях. Я познакомлю вас с замечательными книгами Ричарда Стивенса, источниками исходных текстов, и собранием документов RFC (предложений для обсуждения), размещенных на сервере проблемной группы проектирования Internet (Internet Engineering Task Force - IETF) и в конференциях Usenet.
