setsockopt()/getsockopt()

Funkcje te to setsockopt() i getsockopt(). Zaczniemy wlaśnie od nich:

  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  
  int  getsockopt(int  s, int level, int optname, void *optval,
                  socklen_t *optlen);
  
  int setsockopt(int s, int level, int optname,  const  void *optval, 
                 socklen_t optlen);
  

• s - Deskryptor gniazda.

• level - Poziom, na którym będziemy dokonywać operacji. Omawiane funkcje udostępniają dostęp do manipulownia opcjami od poziomu gniazda "w dół". Tzn. możemy zmieniać opcje właściwe dla samego gniazda ale możemy też ingerować w funkcjonowanie protokołów skojarzonych z tym gniazdem. Najczęściej wykorzystywanymi wartościami tego parametru są (idąc "od góry"): SOL_SOCKET - opcje "gniazda właściwego" ;) SOL_IP - opcje protokołu IP (warstwa sieciowa) SOL_TCP - opcje protokołu TCP (warstwa transportowa) SOL_PACKET - opcje warstwy fizycznej SOL_RAW - opcje specyficzne dla gniazd SOCK_RAW
• optname - Nazwa opcji.

• optval - Dla funkcji getsockopt() parametr ten wskazuje bufor, w którym funkcja zwróci wartość odpowiadającą opcji optname. Natomiast dla funkcji setsockopt() jest to wskaźnik do wartości, którą zamierzamy nadać opcji optname.

• optlen - Dla setsockopt() oznacza po prostu wielkość parametru optval. Z kolei dla getsockopt() początkowo jest to wskaźnik do zmiennej przechowującej wielkość bufora optval, a po wywołaniu funkcji w miejscu wskazywanym przez ten parametr znajdzie się właściwa ilość danych umieszczonych w buforze.

Funkcje zwracają 0 albo -1 (błąd).

Przejdźmy teraz do omówienia poszczególnych opcji, które mamy do dyspozycji. Zaczniemy od poziomu SOL_SOCKET (wszystkie opcje znajdują się w asm/socket.h):

• SO_KEEPALIVE - Wysyłanie tzw. pakietów keep-alive wł/wył (0/1). Pakiety te pełnią rolę diagnostyczną - badają, czy zdalna maszyna jest w stanie obsługiwać nasze połączenie. Tylko gniazda połączeniowe. Trzeba pamiętać, że standardowo odstęp czasowy między tymi pakietami wynosi 2h (7200s) ...

• SO_OOBINLINE - Jeśli włączone to dane typu out-of-band będą wymieszane razem z danymi właściwymi w strumieniu wejściowym. Oznacza to, ze dane OOB będą odbierane przy kazdym wywołaniu recv(). Jeśli opcja ta będzie wyłączona (domyślnie) to OOB będzie odbierane tylko w przypadku dołączenia flagi MSG_OOB w wywołaniu recv(). Samej obsludze OOB poświęcimy trochę czasu w dalszej części.

• SO_BINDTODEVICE - Związuje gniazdo z konkretnym interfejsem sieciowym. Wartość dla tej opcji to nazwa interfejsu (np. eth0). Takie gniazdo będzie otrzymywało tylko pakiety odebrane poprzez wskazany interfejs.

• SO_REUSEADDR - Normalnie funkcja bind() zwraca błąd jeśli spróbujemy związać gniazdo z adresem, który jest aktualnie w użyciu. Załóżmy, że gniazdo o adresie 127.0.0.1 i porcie 1111 jest aktualnie w stanie TCP_FIN. Jeśli chcielibyśmy z tym adresem skojarzyć jakieś inne gniazdo nie czekając na zakończenie czasochłonnego procesu zamykania połączenia to musimy włączyć właśnie tą opcję. Ważna uwaga: nawet SO_REUSEADDR nie pomoże jeśli jakies gniazdo nasłuchuje (LISTEN) na danym adresie.

• SO_TYPE - Zwraca typ gniazda (SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM itp.). Tylko getsockopt().

• SO_BROADCAST - Używane tylko dla gniazd datagramowych. Jeśli włączone to gniazdo może odbierać i wysyłać datagramy typu broadcast (do pewnej grupy adresów).

• SO_LINGER - Steruje zachowaniem funkcji close() i shutdown(). Argumentem tej opcji jest struktura:

                    struct linger {
                      int   l_onoff;    /* opcja SO_LINGER wł/wył            */
                      int   l_linger;   /* limit czasowy na wysłanie danych  */
                    };
    

  • Jeśli l_onoff jest równe 0 to wspomniane funkcje działają standardowo tzn. natychmiast zwracają sterowanie, a wszystkie pakiety znajdujące się w kolejce do wysłania są obsługiwane niezależnie przez jądro.

  • Jeśli natomiast l_onoff jest różne od zera to wywołania close() oraz shutdown() to:
    • jeśli l_linger jest różne od zera to proces będzie uśpiony dopóki zostaną wysłane wszystkie pakiety przy czym l_linger określa maksymalny czas uśpienia (w tym przypadku celowe jest sprawdzanie kodu powrotu z funkcji close())
    • jeśli l_linger jest równe zero to wszystkie pakiet znajdujące się w kolejce wysyłkowej zostaną zniszczone oraz nastąpi natychmiastowe zerwanie połączenia poprzez wysłanie segmentu RST
• SO_ERROR - Pobiera liczbowy kod ostatniego błędu, który wystąpił na danym gnieździe. Tylko getsockopt().

Kolej na wybrane opcje SOL_IP - gniazda w domenie PF_INET (bits/in.h):

• IP_OPTIONS - Ustawia/pobiera opcje protokołu IP używane podczas wysyłania pakietów obsługiwanych przez tenże protokół. Znaczenia tej i trzech następnych opcji należy szukać w RFC definiującym protokół IP (RFC791)

• IP_TOS - Ustawia/pobiera pole TOS (Type Of Service) w nagłówku IP. Wartość TOS jest używana w Internecie bardzo rzadko.

• IP_TTL - Ustawia/pobiera pole TTL (Time To Live) nagłówka IP.

• IP_MTU - Pobiera aktualną wartość MTU używaną przez dane gniazdo.

• IP_HDRINCL - Jeśli włączone to użytkownik podczas wysyłania danych poprzez gniazdo typu SOCK_RAW musi sam konstruować nagłówki IP.

• IP_ADD_MEMBERSHIP - Dołącza gniazdo do tzw. grupy multicast. Argumentem jest struktura:

    struct ip_mreqn
       {
         struct in_addr imr_multiaddr; /* adres multicast  */
         struct in_addr imr_address;   /* adres interfejsu */
         int            imr_ifindex;   /* numer interfejsu */
       };
    

  Adres multicast można określić mianem one-to-many, czyli pakiety skierowane pod adresy typu multicast docierają do pewnej grupy hostów skonfigurowanych tak aby obsługiwać dany adres multicast. Linux pozwala na wysyłanie multicastów tylko na gniazdach SOCK_DGRAM i SOCK_RAW.

  Znaczenie poszczególnych pól struktury ip_mreqn powinno być jasne. Tylko jedna uwaga: nie nalezy mylić opisywanych obecnie adresów multicast w warstwie IP z adresami multicast warstwy wizycznej. Tymi ostatnimi zajmiemy sie później.

• IP_DROP_MEMBERSHIP - Powoduje opuszczenie danej grupy multicast. Argumentem jest ta sama struktura, co w IP_ADD_MEMBERSHIP.

SOL_TCP (domena PF_INET, typ SOCK_STREAM) dysponuje tylko trzema opcjami (linux/socket.h):

• TCP_NODELAY - Jeśli równe 1 to zostaje wyłączony tzw. algorytm Nagle. Mowiąc oględnie algorytm ten wstrzymuje transmisję segmentów TCP dopóki nie zostanie uzbierana wystarczająca paczka danych. Szczególy w RFC1122. Włączenie tej opcji jest uzasadnione jeśli zależy nam na wysyłaniu małych porcji danych bez zbędnych opóźnień.

• TCP_MAXSEG - Maksymalny rozmiar segmentu TCP. Nie może być większe niż MTU (Maximal Transmission Unit) interfejsu, przez który będą wysłane segmenty.

• TCP_CORK - Jeśli włączone to wysyłanie wszystkich fragmentów znajdujących się w kolejce zostanie wstrzymane do momentu wyłączenia tej opcji (2.2.x).

W ten sposób dotarliśmy na samo dno ;), czyli do opcji specyficznych dla gniazd z domeny PF_PACKET (linux/if_packet.h);

• PACKET_ADD_MEMBERSHIP - Argumentem jest struktura:

    struct packet_mreq
      {
       int            mr_ifindex;    /* numer interfejsu */
       unsigned short mr_type;       /* typ operacji     */
       unsigned short mr_alen;       /* długość adresu   */
       unsigned char  mr_address[8]; /* adres fizyczny   */
      };
    

  Wszystkie pola oprócz mr_type powinny być zrozumiałe bez dodatkowych wyjaśnień. Otóż jako typ operacji możemy użyć:
  • PACKET_MR_PROMISC - Interfejs o numerze mr_ifindex jest przełączany w tryb promiscuous. W tym przypadku parametry mr_alen i mr_address są ignorowane.

  • PACKET_MR_MULTICAST - Dołącza gniazdo do grupy adresów multicast podanej w polu mr_address.

  • PACKET_MR_ALLMULTI - Przełącza gniazdo w tryb obsługi wszystkich adresów multicast obsługiwanych przez interfejs.
• PACKET_DROP_MEMBERSHIP - Opuszcza grupę multicast (analogicznie do IP_DROP_MEMBERSHIP).

Kilka słów na temat SOL_RAW. Dla gniazd z domeny PF_INET zestaw dostępnych opcji jest taki sam, jak na poziomie SOL_IP. Istnieje natomiast jedna ciekawa opcja dla gniazd [PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP] (jądra 2.2.x):

ICMP_FILTER - Parametrem jest maska bitowa (unsigned long int) określająca typy komunikatów ICMP, które NIE mają być dostarczane do gniazda. Na przykład ustawienie tego parametru na 257 odfiltruje wszystkie komunikaty typu ICMP_ECHO i ICMP_ECHO_REPLY (bity numer 0 i 8 maski ustawione na 1).

Przydałyby się jeszcze konkretne przykłady użycia setsockopt()/getsockopt().

  /* Te kilka linijek kodu umożliwi wysyłanie/odbieranie pakietów broadcast */
  int b = 1;
  s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &b, sizeof(int));
  
  /* Teraz sprawdzimy, czy włączone jest wysyłanie pakietów keep-alive */
  int keepalive, len = sizeof(int);
  s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  getsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_KEEPALIVE, &keepalive, &len);
  if (keepalive) printf ("Keep-alive włączone.\n");