PDF de programación - Comunicación entre Procesos y Sockets

Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Temas de la clase de hoy

● Proceso
● Sockets
● Dominios, protocolos y tipos vinculados a los sockets
● Introducción a Stream y Datagram
● El modelo cliente-servidor
● Funciones del cliente
● Funciones del servidor
● Orientación a conexión versus No orientación a conexión
● Ejemplos y tiempo de preguntas...



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Refrescando un concepto... Proceso

El concepto más importante en cualquier sistema operativo es el de Proceso, que
es una abstracción de un programa en ejecución (1)

Adicionalmente, podemos decir que un Proceso
es una unidad de actividad que se caracteriza
por
la ejecución de una secuencia de
instrucciones, un estado actual, y un conjunto
de recursos del sistema asociados (2)



(1) Tanenbaum, Andrew S. (2009). Sistemas operativos modernos (3 edición). Prentice Hall. p.83
(2) Stallings 5º edición p.109



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Presentando un concepto... Socket …¿ pero que es eso ? Definición
Los Sockets son una de las herramientas que ofrecen los Sistemas Operativos
para la comunicación entre diferentes procesos

Los sockets son análogos a las bandejas de correo y los conectores de pared
para los teléfonos, ya que actúan como interfaz entre los usuarios y la red, de
igual forma que las bandejas de correo actúan como interfaz entre las personas y
el sistema postal, y los conectores de pared de teléfono les permiten enchufar
teléfonos y conectarse al sistema telefónico (1)

(1) Tanenbaum, Andrew S. (2009). Sistemas operativos modernos (3 edición). Prentice Hall. p.773



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

¿ Y para que se utilizan los Sockets ?

Entre otras cosas, para...

Traspasar información

Ser una de las herramientas que ofrecen los Sistemas Operativos para la
comunicación entre diferentes procesos

Posibilitar la comunicación aún cuando ambos procesos estén corriendo
en distintos sistemas unidos mediante una red

Adicionalmente, la Interfaz de Programación de Aplicaciones (API) de los
Sockets son la base de cualquier aplicación que funcione en red, puesto que
ofrece una librería de funciones básicas que el programador puede usar para
desarrollar aplicaciones en red.

(1) Tanenbaum, Andrew S. (2009). Sistemas operativos modernos (3 edición). Prentice Hall. p.773



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Presentando un concepto... Socket …¿ pero que es eso ? Propiedades
Propiedades de los Sockets:

Fiabilidad de la Transmisión. No se pierden los datos transmitidos

Conservación del Orden de los Datos. Los datos llegan en el orden del Orden
de los Datos.

No Duplicación de los Datos. El Dato sólo llega una vez.

La conexión está establecida antes de iniciar la comunicación.

Conservación de los límites de los mensajes. Los límites de mensajes
emitidos pueden encontrarse o conocerse en el destino.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Presentando un concepto... Socket …¿ pero que es eso ? Atributos
Los 3 atributos de los Sockets:

Dominio. Especifica el medio de comunicación de la red
que el Socket utilizará.

Protocolo. Especifica que protocolo se usará.

Tipo. Los protocolos de internet proveen dos niveles de
servicios: flujos y datagramas.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

Los Sockets para TCP/IP permiten la
comunicación de dos procesos que estén
conectados a través de una red TCP/IP

Cada máquina está identificada por medio de
su dirección IP que debe ser única. Sin
embargo, en cada máquina pueden estar
ejecutándose múltiples procesos
simultáneamente

Cada uno de estos procesos se asocia
con un número de puerto, para poder así
diferenciar los distintos paquetes que
reciba la máquina (proceso de
multiplexación).



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

Entonces... un Socket se identifica unívocamente por la dupla dirección IP + número
de puerto.

Una comunicación entre dos procesos se identifica mediante la asociación de los
Sockets que estos emplean para enviar y recibir información hacia y desde la red:
Identificador de Socket origen + identificador de Socket destino



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

Finalmente.... un Socket es una abstracción a través de la cual una aplicación
puede enviar y recibir información.

La información que una aplicación envía por su Socket origen puede ser recibida por
otra aplicación en el Socket destino y viceversa.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

Existen diferentes tipos de Sockets dependiendo de la pila de protocolos sobre la que
se cree dicho Socket. Como ejemplo nos centraremos en la pila de protocolos TCP/IP.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

Diagrama genérico de relación lógica entre sockets, protocolos, puertos y la
aplicación

Un programa puede usar más de un Socket al mismo tiempo.

Diferentes programas pueden usar el mismo Socket al mismo tiempo aunque esto es menos
común.



Cada Socket tiene asociado un puerto TCP o UDP, según sea el caso. Cuando se recibe un
paquete dirigido a dicho puerto, este paquete se pasa a la aplicación correspondiente.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

¿pero... como encontrar cuales son los procesos que se van a comunicar?

Concepto: Dominios de comunicación

El dominio de comunicación es una definición específica que permite
identificar el lugar donde se encuentran los procesos que se van
comunicar.

AF_UNIX: Sockets internos de UNIX

AF_INET: Protocolos de internet internet ARPA

AF_ISO: Protocolos estándar ISO.

AF_NS: Protocolos de redes Xerox



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

TIPOS de Sockets
Stream. Hace uso del protocolo TCP (protocolo de la capa de transporte) que
provee un flujo de datos bidireccional, orientado a conexión, secuenciado, sin
duplicación de paquetes y libre de errores.

Datagram. Hacen uso del protocolo UDP (protocolo de la capa de transporte), el
cual provee un flujo de datos bidireccional, no orientado a conexión, en el cual los
paquetes pueden llegar fuera de secuencia, puede haber pérdidas de paquetes o
pueden llegar con errores.

Raw. Permiten un acceso a más bajo nivel, pudiendo acceder directamente al
protocolo IP del nivel de Red. Su uso está mucho más limitado ya que está pensado
principalmente para desarrollar nuevos protocolos de comunicación, o para obviar los
protocolos del nivel de transporte.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Un caso práctico de aplicación: Sockets en una red IP

TIPOS de Sockets

Los Orientados a conexión...

Comunicaciones fiables

Circuito virtual

Los NO orientados a conexión...

El programa de aplicación da la fiabilidad



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Servidor: Está ejecutándose y esperando a
que otro quiera conectarse a él.
Nunca da "el primer paso" en la conexión. Es
el que "sirve" información al que se la pida.



Cliente: Es el programa que da “primer
paso” en la en la conexión. En el momento
de ejecutarlo o cuando lo necesite, intenta
conectarse al servidor. Es el que solicita
información al servidor.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Para poder realizar la conexión entre ambos programas (cliente y
servidor) es necesario conocer la dirección IP del servidor y el servicio
que queremos utilizar.



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Modelo de desarrollo de aplicaciones de
red Cliente-Servidor



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Funciones del Servidor



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Funciones del Cliente



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Ejemplos de conexión: Sockets orientados a conexión (TCP)

● Orientados a “ristras” o Stream
● Permite conexión por circuito virtual
● Full duplex



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Concepto: Arquitectura Cliente-Servidor

Ejemplos de conexión: Sockets No Orientados a conexión (UDP)

● Se conservan los límites de los mensajes
● En el dominio internet, el protocolo subyacente es el UDP
● Transmisión a nivel de paquetes que pueden tomar rutas distintas
● No se garantiza una recepción secuencial



Comunicación entre Procesos y Sockets
Comunicación entre Procesos y Sockets

Material de consulta

Sistemas Operativos Modernos. A. S. Tanenbaum. Prentice – Hall. 2005.

Sistemas Operativos. William Stallings. Prentice y Hall. 5º Ed. 2007

Co