情報ネットワーク演習 2006年10月5日

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情報ネットワーク演習

村川猛彦

2006年10月12日(木)

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本日の内容

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）課題３ソケットを用いたプロセス間通信課題４ HTTPサーバのビルド課題５ HTTPクライアントハイパーテキストへのアクセス

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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ーチンや構造体の仕様を学ぶ．

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ホスト名とは

●

例

– nachi00 – nachi00.sys.wakayama-u.ac.jp – www.wakayama-u.ac.jp – www.google.co.jp – localhost ●

書式

– 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）を指す FQDN (Fully Qualified Domain Name)と呼ばれる

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IPアドレスとは（文字列）

●

例

– 133.42.159.1 – 66.249.89.104 – 127.0.0.1 ●

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．

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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．

●

プロセス間通信（課題3）で，connectシステムコー

ルを使って接続先ホストを指定する際に，この形式が

不可欠！

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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.google.co.jp ●

nslookup

– 古い（obsolete）コマンド．最近のLinuxでは非推奨

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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「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 – 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

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ホスト名とIPアドレスは多対多（１）

mail.sys.wakayama-u.ac.jp ntp.sys.wakayama-u.ac.jp dns.sys.wakayama-u.ac.jp www.l.google.com www.google.com www.google.co.jp 66.249.89.104 66.249.89.99 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「多対多」は二つの「一対多」に分ける 133.42.159.1 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 ns.sys.wakayama-u.ac.jp

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ホスト名とIPアドレスは多対多（２）

●

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 – サーバ: 例えばアクセスをログに記録する際，クライアントのIPアドレス ⇒ ホスト名

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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．省略記法もある． – IPv6に移行しても，ホスト名は変わらない

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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

– ライブラリ関数: gethostbyname, gethostbyaddr, inet_aton, inet_ntoa – 構造体: hostent, inet_addr – DNSサーバへの通信などは，ライブラリルーチンに任せる

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ライブラリルーチン（１）

●

struct hostent *

gethostbyaddr

(const void

*addr, int len, int type);

– ネットワーク上のホストのエントリを取得する．

– “get host by address”

●

struct hostent *

gethostbyname

(const char

*name);

– 与えられたホスト名に対応するエントリを取得する．

– “get host by name”

– 文字列形式のIPアドレスを与えても，一応，情報は得られ

る．

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ライブラリルーチン（２）

●

int

inet_aton

(const char *cp, struct in_addr

*inp);

– IPアドレスをドット付き10進記法からバイナリ値へ変換す

る．

– “internet: ascii string to network address”

●

char *

inet_ntoa

(struct in_addr in);

– IPアドレスをバイナリ値からドット付き10進記法へ変換す

る．

– “internet: network address to ascii string”

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hostent構造体

●

gethostbyname，gethostbyaddrで問い合わせが成

功したら，この構造体のポインタを返す．

●

char **型のメンバは？

– h_aliasesは文字列の配列を指すポインタ – h_addr_listはバイト列（バイナリ形式のIPアドレス）の配列を指すポインタ – いずれもNULLで終端（argvと同様） struct hostent { char *h_name; /* 正式なホスト名 */ char **h_aliases; /* ホスト名の別名（0個以上） */ int h_addrtype; /* ホストアドレスの種類 */

int h_length; /* アドレス長（IPv4なら4） */ char **h_addr_list; /* IPアドレス（1個以上） */ }

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in_addr構造体

●

inet_atonではポインタ渡し

– 変換に成功したら，参照先に格納される． ●

inet_ntoaでは値渡し

●

メンバs_addrの値をchar *型に変換（キャスト）し

てから使うことが多い．

struct in_addr {

unsigned long int s_addr; }

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ホスト情報獲得の留意点

●

gethostbyname，gethostbyaddrは

– 呼び出してから値を得るまでに時間がかかる ● 特に，値の獲得に失敗するとき ● /etc/hostsを参照したり，/etc/resolv.confで指示された DNSサーバに問い合わせたりしているため ●

gethostbyname，gethostbyaddt，inet_ntoaは

– 連続して呼び出してはいけない ● 実体は（例えばstatic領域にあって）使い回されるため

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相互変換プログラムの方針

①文字列は，IPアドレスか？

– inet_atonの戻り値を調べる．もしそうであれば，ついでに，バイナリ形式の情報を格納する． – gethostbyaddrにより，バイナリ形式のIPアドレスからホスト情報を獲得する．獲得に失敗したら，エラー終了．

②文字列は，ホスト名か？

– gethostbynameにより，ホスト情報を獲得する．獲得に失敗したら，エラー終了． – inet_ntoaにより文字列のIPアドレスを求め，出力する．逆順にはできない．文字列のIPアドレスに対しても， gethostbynameで（一般には不完全な）ホスト情報を獲得できてしまうため．

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課題２（１）

●

~takehiko/network-enshu2006/2/ip-host

は，

引数がIPアドレスならホスト名に，ホスト名ならばIP

アドレスに変換して出力する．

– cd ~takehiko/network-enshu-2006/2 – ./ip-host nachi00.sys.wakayama-u.ac.jp ● 133.42.125.50 – ./ip-host 133.42.125.50 ● nachi00.sys.wakayama-u.ac.jp – ./ip-host www.google.com ● 66.249.89.99 – host www.google.com ...結果は各自確認のこと

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課題２（２）

●

~takehiko/network-enshu2006/2/ip-host.c

をコ

ピーして

~/network-enshu2006/2/ip-host.c

と

し，以下の仕様を満たすよう，修正をしなさい．

– 複数のコマンドライン引数を処理する． n番目の引数の結果は，標準出力のn行目に出力する． – 引数が「ホスト名」で，その「IPアドレス」が複数あるときは，セミコロンで区切って出力する．逆も同様． – ホスト情報獲得に失敗したときは「invalid」を標準出力に出力する（標準エラー出力には何も出力しない）． – コメントを変更（作成者，作成日時）し，作業メモを残す． – ディレクトリのパーミッションは705，ファイルは604にしておくこと．

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課題２の追加事項とヒント

●

機能ごとに関数分割してもよいし，main関数のみでも

よい．

●

課題はこれでできた，と思ったら，

~takehiko/network-enshu2006/bin/validator2

を実行してみよう．

●

余裕があれば，実行時間を短縮するアイデアを考えよ

う．作業メモに記録してあれば加点する．仕様に反し

ない限り，その機能をコード化してもよい．

– 実行時間を知るには，コマンド名の前にtime

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期限

●

2006年10月18日（水）19:30の回収までに完成させ

ておくこと．

●

それ以降の提出は，経過時間に応じて減点する．

●

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．

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テストプログラムについて

●

~takehiko/network-enshu2006/bin/validatorα

でテストする．

– 実行中に参照するファイル ● ~/network-enshu2006/α/ソースファイル.c ● ~takehiko/network-enshu2006/α/commandβ ● ~takehiko/network-enshu2006/α/commandβ-answer – 生成されるファイル ● ~/network-enshu2006/α/ソースファイル ● ~/network-enshu2006/α/ソースファイル_code.c ● ~/network-enshu2006/α/ソースファイル_comment.c ● ~/network-enshu2006/α/error+warning

– 「Everything is just fine!」を目指せ！

課題番号