Comments
Description
Transcript
課題説明のPDF
情報ネットワ ク演習
情報ネットワーク演習
２００９年１０月８日（木）
本日の内容
課題５
HTTPクライアント
ハイパーテキストへのアクセス
課題４
HTTPサ バのビルド
HTTPサーバのビルド
課題３
ソケットを用いた
プロセス間通信
課題１
低水準入出力
課題２
名前解決
（ホスト名⇔IPアドレス）
2
第２回課題
• 実施内容と意図
IPアドレスとホスト名の相互変換をするプログラムを拡張
する．
この課題を通じて，IPv4における名前解決の方法，および
関連するライブラリル チンや構造体の仕様を学ぶ．
関連するライブラリルーチンや構造体の仕様を学ぶ．
3
ホスト名とは
• 例
nachi00
nachi00 sys wakayama-u
nachi00.sys.wakayama
u.ac.jp
ac jp
www.wakayama-u.ac.jp
www google co jp
www.google.co.jp
localhost
• 書式
英数字等を「.」でつなぐ．
英数字等を
.」でつなぐ．
演習室内では
これらは同じ計算機
（ホスト ノード）
（ホスト，ノ
ド）
を指す
FQDN (Fully Qualified
Domain Name)と呼ば
れる
• 人間にとって見やすい．
4
IPアドレスとは（文字列）
• 例
133.42.159.1
66 249 89 104
66.249.89.104
127.0.0.1
32ビット
• 書式
0～255の整数を4つ書き，「.」でつなぐ．
• ドット付き10進記法（dotted decimal notation）ともい
う．
• 人間にとって見やすい．
5
IPアドレス（バイナリ）
• 例
10000110 00101010 10011111 00000001
• 文字列によるIPアドレスを4オクテット（4バイト）で表
現し，順番に（ネットワークバイトオーダ，またはビッ
グエンディアン）メモリに格納する．
グエンディアン）メモリに格納する
• 計算機が処理するのに適している．
6
IPアドレスとホスト名を知るコマンド
• host
Vine Linuxでも利用可
host nachi00
host 133.42.159.1
host www
www.google.co.jp
google co jp
• nslookup
古いコマンド．最近のLinuxでは非推奨
7
DNS (Domain Name System)
• インターネットにおけるホスト名とIPアドレスとを対応
させるシステム
ホスト名 ⇒ IPアドレス を
を「正引き」
正引き」，
IPアドレス ⇒ ホスト名 を「逆引き」という．
• 「DNSサーバ」に「リゾルバ(resolver)」が問い合わせ
て情報を得る．
DNSサーバ間で情報交換をすることも
バ
演習室環境で，通信するDNSサーバを知りたければ
cat /etc/resolv.conf
• ソフトウェアではBIND (Berkeley Internet Name
Domain)が有名
8
ホスト名とIPアドレスは多対多
「多対多」は
二つの
「 対多 に
「一対多」に
分ける
一つのホスト名に
複数のIPアドレス
ホスト名とIPアドレスは
一対多
www.l.google.com
66.249.89.99
www.google.com
66.249.89.103
www.google.co.jp
66.249.89.104
66 249 89 147
66.249.89.147
mail.sys.wakayama-u.ac.jp
ntp.sys.wakayama-u.ac.jp
133.42.159.1
ns.sys.wakayama-u.ac.jp
dns.sys.wakayama-u.ac.jp
一つのIPアドレスに
複数のホスト名
IPアドレスとホスト名は
一対多
9
ホスト名とIPアドレスの変換の使い道
• 実用上は
ホスト名からIPアドレスの一つ，
IPアドレスからホスト名の一つ（正式なホスト名）
を求めれば十分
• 利用例は
クライアント: サーバのホスト名 ⇒ IPアドレス
サ バ 例えばアクセスをログに記録する際，
サーバ:
例えばアクセスを グに記録する際
クライアントのIPアドレス ⇒ ホスト名
10
IPv4とIPv6
• 本演習では，IPv4のみを対象とする．
• IPv4
アドレス長: 32ビット （アドレス空間: 232）
• IPv6
アドレス長: 128ビット （アドレス空間: 2128）
IPアドレスは「.」ではなく「:」で区切って表記する．
ア
」
なく 」 区切
表記する
省略記法もある．
IPv6に移行しても，ホスト名は変わらない
11
相互変換プログラムをCで書くには
• 数個のライブラリルーチンと構造体を理解すること
ライブラリルーチン: getaddrinfo, getnameinfo,
freeaddrinfo
構造体: struct addrinfo
DNSサーバへ直接通信する処理は不要（ライブラリルー
DNSサ
バへ直接通信する処理は不要（ライブラリル
チンに任せる）
12
g
getaddrinfoライブラリルーチン
• int g
getaddrinfo(const
(
char *node,, const char
*service, const struct addrinfo *hints, struct
addrinfo **res);
res);
ソケットアドレス構造体を生成する．
node
d は，「ホスト名」または「文字列形式のIPアドレス」．
は 「ホスト名」または「文字列形式のIPアドレス」
serviceは，サービス名もしくはポート番号の文字列．
今回は
今回はNULLにする．
にする
hintsに，ヒント情報を格納して呼び出す（ポインタ渡し）．
resはソケットアドレスのリストのポインタのポインタ．
あらかじめstruct addrinfo *型のポインタ変数を確保した
上で「&変数」と書く（ポインタ渡し）．
13
addrinfo構造体
structは不可欠（「struct
t tは不可欠（「 t t addrinfo型」を宣言している）
dd i f 型」を宣言している）
struct addrinfo {
i
int
ai_flags;
i
int
ai_family;
int
ai_socktype;
i t
int
ai_protocol;
i
t
l
size_t ai_addrlen;
struct sockaddr *ai_addr;
char
*ai
*ai_canonname;
canonname;
struct addrinfo *ai_next;
};
• 戻り値（線形リスト）
. . .
ai_addr:
_
133042159002
. . .
ai_next:
/*
/
/*
/*
/*
/*
/*
/*
/*
フラグ */
/
プロトコルファミリ */
TCP, UDPの別 */
プロトコル詳細 */
ai_addrのバイト数 */
IPアドレス(バイナリ) */
ホスト名文字列 */
次へのリンク */
実際にはバイナリ形式
適切なホスト名
が格納されて
いる保証はない
. . .
ai_addr:
133042160002
. . .
ai_next: NULL
14
g
getnameinfoライブラリルーチン
• int g
getnameinfo(const
(
struct sockaddr *sa,,
socklen_t salen, char *host, size_t hostlen, char
serv, size_t
size t servlen,
servlen int flags);
*serv
アドレスから名前へ変換する．
saはIPアドレス（バイナリ），salenはその長さ．
はIPアドレス（バイナリ）
l はその長さ
• addrinfo構造体のai_addr, ai_addrlenに対応する．
hostに結果が格納される．配列などにより，あらかじめ領
に結果が格納される 配列などにより あらかじめ領
域を確保しておく．hostlenはその長さを指定する．
servとservlenは，hostとhostlenと同様．今回は使用しな
いので，NULLと0を指定する．
flagsが0なら，ホスト名を得る（時間がかかることも）．
flagsをNI_NUMERICHOSTとすると…自習すること．
15
再入可能性
• IPアドレスから文字列を得るライブラリルーチン
inet_ntoaは，再入可能でない．
配列領域を別のところで（静的領域などに）確保しており，
配列領域を別のところで（静的領域などに）確保しており
そのアドレスを返す．
連続して呼び出すと 前の結果は上書きされる
連続して呼び出すと，前の結果は上書きされる．
• getaddrinfo，getnameinfoは，再入可能である．
連続して呼び出しても，問題ない．
戻り値の領域を，呼び出し側で確保しておき，引数に与え
る．ポインタ渡し（参照渡し）になる．
getaddrinfoの処理で，mallocなどによりソケットアドレス
構造体が作られる．開放するには，（freeではなく）
freeaddrinfoを呼び出す．
eeadd oを呼び出す
16
そもそもなぜgetaddrinfo，getnameifoか？
g
g
• IPアドレスとホスト名の相互変換プログラムを書く古
典的な方法は，gethostbyname，gethostbyaddrと
いったライブラリ関数を使用することである これは
いったライブラリ関数を使用することである．これは，
IPv4にしか対応してしておらず，また再入可能でな
い（連続して呼び出せない）といった問題があった．
い（連続して呼び出せない）といった問題があった
• getaddrinfoは，再入の問題がないだけでなく，
IPv4/IPv6の両方に対応する．さらに，第３回課題の
サ
サーバプログラムがすっきり記述できるようになる．
グラ
す きり記述できるよう なる
17
課題２（１）
• ~takehiko/network-enshu2009/2/resolver.c は，ホ
スト名またはIPアドレスを引数にとり，そのIPアドレス
とホスト名の ア（複数あっても 組だけ）を出力す
とホスト名のペア（複数あっても一組だけ）を出力す
るプログラムである．
（コンパイルしてresolverを作る）
./resolver nachi00.sys.wakayama-u.ac.jp
• 133.42.125.50
133 42 125 50 ((nachi00.sys.wakayama-u.ac.jp)
hi00
k
j )
./resolver www.google.com
• 66.249.89.104 (nrt04s01-in-f104.google.com)
host www.google.com ...結果は各自確認のこと
18
課題２（２）
• ~takehiko/network
~takehiko/network-enshu2009/2/resolver.c
enshu2009/2/resolver c をコピ
ーして ~/network-enshu2009/2/resolver.c とし，以
下の仕様を満たすよう 修正をしなさい
下の仕様を満たすよう，修正をしなさい．
ホスト名が複数のIPアドレスに結び付けられているとき，
IPアドレス（のビット列）に関して昇順で出力する．
見つかったIPアドレスが0個または1個のときは，修正前と
同じ出力とする．
ファイル先頭のコメント
ファイル先頭の
メント （作成者，作成日時） を変更し，末
尾に作業メモを残す．
ディレクトリのパーミッションは705
ディレクトリのパ
ミッションは705，ファイルは604にして
ファイルは604にして
おくこと．
19
課題２（３）
• プログラムが完成したと思ったら，
グラ
完成
思
，
~takehiko/network-enshu2009/2/command?? の
各コマンドを実行し 妥当な出力になることを確かめ
各コマンドを実行し，妥当な出力になることを確かめ
ること．さらに，以下のコマンドを実行するとよい．
~takehiko/network-enshu2009/bin/validator1
t k hik / t
k
h 2009/bi / lid t 1
~takehiko/network-enshu2009/bin/validator2
20
期限
• 2009年10月8日（金）19:30の回収までに完成させて
おくこと．
• 期限後のプログラム修正は？
最終的な回収までの修正（コメントの充実，デバッグなど）
はOK．
はOK
21
線形リストのソート方法（１）
• 初期状態
HEAD
key: 4
next:
key: 2
next:
key: 1
next:
key: 3
next: NULL
22
線形リストのソート方法（２）
• ポインタの配列を確保し，順に代入
代
HEAD
key: 4
next:
key: 2
next:
key: 1
next:
key: 3
next: NULL
線形リストを１回走査して要素数（この例では４）を求めて
から，配列領域をmallocで確保し，用意しておいた（リスト
の要素のポインタのポインタとなる）変数に代入する．
ポインタの配列には 線形リストの各要素へのリンクを順
ポインタの配列には，線形リストの各要素へのリンクを順
に代入する（既存の
に基づき，同じ箇所を指し示す）．
23
線形リストのソート方法（３）
• ポインタの配列をソート
HEAD
key: 4
next:
key: 2
next:
key: 1
next:
key: 3
next: NULL
ソートのためのキーは，指し示す先の（構造体の）メンバ
keyの値．
このソートでは，構造体の値を含め，
の値は一切変
わらない
わらない．
の値（指し示す先）が変わる
の値（指し示す先）が変わる．
今回の課題では，要素数が多くならないので，バブルソー
トなどを直接書いてもよいが ライブラリ関数のqsortと
トなどを直接書いてもよいが，ライブラリ関数のqsortと
memcmpを組み合わせると簡潔に書ける．
24
線形リストのソート方法（４）
• ポインタの配列の順に，リンクを付け替え
HEAD
key: 4
next: NULL
key: 2
next:
key: 1
next:
key: 3
next:
この付け替えでは，リスト各要素のメンバnextの値（次を
指し示す矢印）が変わる．
以上の処理により，リストの各要素（構造体）のコピーや
交換をすることなく 以下と同じ内容のデータ構造が得ら
交換をすることなく，以下と同じ内容のデ
タ構造が得ら
れた（線形リストをソートした）ことになる．
HEAD
key: 1
next:
key: 2
next:
key: 3
next:
key: 4
next: NULL
25