한남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터 네트워크 실험실 1 14 장. Out-of-Band Data System Software Lab. 이종호.

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1 한남대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터 네트워크 실험실 1 14 장. Out-of-Band Data System Software Lab. 이종호

2 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 2 목차  Out-of-band data 의 정의  Out-of-band data 의 필요성  Socket and out-of-band data  Variations in implementation  Out-of-band data 사용  Urgent Pointer 의 이해  Receiving Out-of-band data inline  Urgent mode pointer 의 제한점  Summary

3 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 3 Out-of-band 데이터의 정의  정의  대역밖의 데이터  긴급한 데이터로서 일정한 순서를 가지지 않고 순차화 된 데 이터보다 더 먼저 처리 되어야 할 필요가 있는 데이터를 일컫 는다. 즉, TCP/IP 통신상에서 긴급한 데이터  예 2345678 U 1 Out-of-band data

4 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 4 Out-of-band data 의 필요성  필요성  보내진 데이터보다 먼저 처리되어야 할 이유가 있 을 때 처리하는 방법 필요  서버에게 보내진 요청을 취소할 이유가 있을 때 처 리하는 방법이 필요  Out-of-band 데이터의 사용프로그램  telnet  rlogin  ftp

5 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 5 Socket 과 Out-of-band data  소켓 과 Out-of-band data 관계  TCP 스트림  특징  완전한 순차적인 데이터 바이트를 보냄  Out-of-band 데이터를 보낼 수 없음  “Urgent” data 제공  해결책  Urgent data 의 개념으로 out-of-band 데이터로서 소켓 API 사용  소켓과 out-of-band data  Out-of-band data 를 사용하기 위해 소켓사용

6 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 6 Variations in implementation  긴급한 데이터 조작되어지는 방법  RFC793 해석  BSD 해석 (Linux default)  대부분의 실행은 BSD 소스코드에 근거  오늘날 공통적으로 사용  리눅스 시스템 사항 확인 및 설정 $ cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_stdurg 0 $ 만약 위와 같이 0 이 나온다면 BSD 해석으로 긴급한 데이터가 조작됨 만약 1 이 나온다면 RFC793 해석으로 긴급한 데이터가 조작됨

7 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 7 Out-of-band data 사용 (1)  writing out-of-band data  송신하기 위한 함수  Send() 함수  send() 함수 이해 #include Int send(int s, const void *msg, int len, unsigned int flags); ※해석 s : 데이터를 전송할 소켓번호 msg : 전송할 데이터가 저장된 버퍼 len : 버퍼의 크기 flags : 데이터가 보내어지는 방법에 영향 value: ① 0 : write() 함수와 같은 역할 ② MSG_OOB : out-of-band data 를 보냄. ③ MSG_DONTROUTE : 프로토콜의 라우팅 조건을 전혀 무시하고 메시지가 보내어짐. ( 가장 빠른 경로가 아니라 가장 직선적인 경로를 통해 보내지는 것 의미 ) 반환값 : 정상적 처리 : 전송된 테이터 크기를 바이트단위로 리턴 error : -1 값을 리턴

8 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 8 Out-of-band data 사용 (2)  reading out-of-band data  수신하기 위한 함수  recv() 함수  recv() 함수 이해 #include Int recv(int s, void *buf, int len, unsigned int flags); ※해석 s : 데이터를 수신할 소켓번호 msg : 수신할 데이터가 저장될 버퍼 len : 버퍼의 크기 flags : 데이터를 받을 수 있는 방법에 영향 value: ① 0 : write() 함수와 같은 역할 ② MSG_OOB : out-of-band data 만 받음 ( 정상적 데이터는 통과 ) ③ MSG_PEEK : 프로세스는 실제로 데이터를 받지않고도 데이터를 볼수 있음. ④ MSG_WAITALL : 완전한 양의 데이터를 얻을수 있을 때에만 recv 호출로부터 복귀 반환값 : 정상적 처리 : 수신된 테이터 크기를 바이트단위로 리턴 error : -1 값을 리턴

9 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 9 Out-of-band data 사용 (3)  Out-of-band data 수신방법  Out-of-band data 개별적 수신  In-band data 와 혼합적으로 수신

10 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 10 Out-of-band data 사용 (4)  Understanding the signal SIGURG  Receiving process  Out-of-band data 가 받아질 때 인지되기 위해 필요  SIGURG signal  소켓에 높은 대역폭의 자료가 이용 가능함.  프로세스에게 네트워크 연결이 긴급하거나 대역을 벗어난 (out- of-band) 데이터가 수신되었음을 알림.  SIGURG signal 사용위한 요구사항  소켓의 소유권 확립  fcntl() 함수 사용  SIGURG 에 대한 signal handler 확립  프로그램이 SIGURG 를 받기 위해 준비되어 있어야 함

11 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 11 Out-of-band data 사용 (5)  fcntl() 함수 이해 #include Int fcntl(int fd, int cmd, long arg); ※해석 fd : 파일기술자 또는 소켓 (fcntl 은 fd 에 의해 식별되는 개방된 파일에 대해서 동작 ) cmd : 특정기능 선택 (cmd 의 값을 헤더화일 로 부터 고름 ) value : F_SETOWN : 소켓을 성공적으로 확립했을 때 0 값을 리턴 arg : 설정을 위한값 ( 프로세스 식별번호 ) 반환값 : 정상적 처리 : 0 error : -1 예 : int fcntl(s, F_SETOWN, getpid());

12 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 12 Out-of-band data 사용 (6)  Supporting Subprograms  예제 14.1 bindacpt.c  Socket() 함수  주소 종류, 스트림형 또는 데이터 그램형의 소켓의 타입 그리고 프 로토콜을 지정하여 소켓을 생성  리턴값 성공 : 새로 만들어진 소켓번호 실패 : -1  Bind() 함수  소켓번호 와 소켓주소 구조체를 연결  리턴값 성공 : 0 실패 : -1  Listen() 함수  서버에서 스트림 소켓 s 를 연결을 기다리는 상태로 만든다. Listen() 을 호출하기 전에 소켓은 반드시 bind() 되어 있어야 한다. 동시에 지정한 수만큼의 연결요청을 대기시켰다가 accept 가 되는 대로 차 례로 연결을 처리한다.  리턴값 성공 : 0 실패 : -1

13 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 13 Out-of-band data 사용 (7)  Accept() 함수  서버에서 클라이언트의 연결요청을 수락하기 위하여 listen() 을 호 출 한 후에 호출되며, 성공시 새로운 소켓이 만들어진다. 새로 만들 어지는 소켓은 소켓 s 와 같은 속성을 가진다. Accept() 가 성공적으 로 수행된 후 소켓 s 는 다시 listen 상태로 돌아간다. 즉, 새로운 accept() 를 처리할 수 있게 된다.  리턴값 성공 : 새로 만들어진 소켓번호 실패 : -1  Mkaddr() 함수  주소를 생성하기 위한 함수  리턴값 성공 : 0 에러 : -1 : 문자열의 호스트 부분의 이상, unknown host name -2: 포트 넘버 이상, 알려지지 않은 서비스 이름  Bail() 함수  에러를 보고하고, 프로그램의 위험을 회피하기 위한 함수

14 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 14 Out-of-band data 사용 (8)  Bindaccept() 함수  소켓을 생성하고 주소를 결합하기 위한 함수  create, bind, listen, accept 모두 조작  Connect() 함수  소켓을 생성하고 원격서버에 연결하기 위한 함수로 스트림 (TCP) 으로 개설된 소켓번호를 상대방 호스트와 연결되도록 시도  리턴값 성공 : 0 실패 : -1

15 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 15 Out-of-band data 사용 (9)  Receiving with the SIGURG signal  예제 14.2 oobrecv.c  순서도 함수선언 / 초기화 소켓생성 / 서버주소연결 소켓생성 / 서버주소연결 소유권 확립 SIGURG 신호감지 SIGURG 신호감지 데이터 수신 소켓 종료 Z값Z값 Z값Z값 에러 break z=-1z=0other 수신 데이터 출력

16 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 16 Out-of-band data 사용 (10)  소스분석  함수 선언 (line 15-37) extern void bail(char *on_what); // 에러발생시 에러보고 (line 15) extern int bindAccept(char *addr); // 소켓을 생성하고 주소를 결합 (line 16) static int s=-1; // 소켓 (line 18) static void sigurg(int signo); //SIGURG signal handler (line 23-37)  초기화 (line 41-42) int z; // 상태를 나타내기 위한 변수 (line 41) char buf[256]; // 수신데이터를 위한 버퍼 (line 42) int n; char buf[256]; n=recv(s,buf,sizeof buf,MSG_OOB); if(n<0) bail(“recv(2)”); Buf[n]=0; Printf(“URG ‘%s’ (%d)\n”, buf, n); Signal(SIGURG, sigurg);

17 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 17 Out-of-band data 사용 (11)  소켓생성 및 서버 주소 연결 S=BindAccept(arqc>=2 ? argv[1] : ”127.0.0.1:9011”); (line 52-54)  소켓 소유권 확립 Z=fcntl(s, F_SETOWN, getpid()); (line 59)  SIGURG 신호 감지 Signal(SIGURG, sigurg); (line 66)  데이터 수신 Z=recv(s, buf, sizeof buf, 0); (line 69)  수신데이터 출력 Printf(“rcv ‘%s’ (%d)\n”, buf, z); (line 76)  소켓 종료 Close(s); (line 80)

18 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 18 Out-of-band data 사용 (12)  Sending out-of-band data  예제 14.3 oobsend.c  순서도 함수선언 / 초기화 소켓생성 / 상대방 과 연결 소켓생성 / 상대방 과 연결 in-band 데이터 송신 in-band 데이터 송신 sleep(1) 함수호출 out-of-band 데이터 송신 out-of-band 데이터 송신 소켓 종료 Sleep(1) 함수 호출 in-band 데이터 송신 in-band 데이터 송신

19 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 19 Out-of-band data 사용 (13)  소스분석  함수 선언 extern void bail(char *on_what); // 에러발생시 에러보고 (line 13) extern int Connect(char *addr); // 소켓을 생성하고 원격서버에 연결 (line 14) Static void iband(ints, char *str) //in-band 데이터 송신 (line 19-28) Static void oband(int s, char*str) //out-of-band 데이터 송신 (line 33-42) int z; Z=send(s,str,strlen(str),0); If(z==-1) bail(“send(2)”); Printf(“ib : ‘%s’ (%d)\n”,str, z); int z; Z=send(s,str,strlen(str),MSG_OOB); If(z==-1) bail(“send(2)”); Printf(“OOB : ‘%s’ (%d)\n”,str, z);

20 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 20 Out-of-band data 사용 (14)  초기화 int s =-1; // 소켓 (line 46)  소켓생성 및 상대방과 연결 s=Connect(arqc>=2 ? Argv[1] : “127.0.0.1:9011”); (line 48-50)  in-band 데이터 송신 (line 52-59) iband(s, “In the beginning”); sleep(1);// 프로세스를 1 초동안 쉬게 함 iband(s, “Linus begat Linux,”); sleep(1);// 프로세스를 1 초동안 쉬게 함 iband(s, “and the Penguins”); sleep(1);// 프로세스를 1 초동안 쉬게 함  out-of-band 데이터 송신 (line 61-62) oband(s, “rejoiced”); sleep(1);  in-band 데이터 송신 (line 64) iband(s, “exceedingly.”);  소켓종료 close(s); (line 65)

21 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 21 Out-of-band data 사용 (15)  oobrecv and oobsend programs 실행  실행 $./oobrecv (default : local loopback address “127.0.0.1:9011”) $./oobsend

22 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 22 Out-of-band data 사용 (16)  결과 -BSD 해석 $./oobrecv rcv ‘In the beginning’ (16) rcv ‘Linus begat Linux,’ (18) rcv ‘and the penguins’ (16) URG ‘d’ (1) rcv ‘rejoice’ (7) rcv ‘exceedingly.’ (12) $./oobsend ib: ‘In the beginning’ (16) ib: ‘Linus begat Linux,’ (18) ib: ‘and the penguins’ (16) OOB ‘rejoiced’ (8) ib: ‘exceedingly.’ (12)

23 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 23 Understanding the Urgent Pointer(1)  Understanding TCP Urgent Mode rejoiced Offset=0 RFC793 Urgent pointer (offset=7) BSD(Linux) Urgent pointer (offset=8) Tcp_stdurg=1Tcp_stdurg=0 send (s, “rejoiced”, 8, MSG_00B)

24 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 24 Understanding the Urgent Pointer(2) rejoicedURG=1 Urgent Pointer=8 TCP header Packet Data Offset=0 BSD(Linux) Urgent pointer (offset=8) tcp_stdurg=0

25 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 25 Understanding the Urgent Pointer(3)  Urgent Mode When tcp_stdurg=1  Urgent mode 가 종종 들어 올 때 그것에 반응하는 urgent- pointer 는 읽혀지기 위해 urgent data 없이 수신  패킷안에 포함되어 있는 마지막 바이트에서 urgent pointer 가 발생되어질 때 뒤따라오고 있는 바이트는 수신되지 않을지도 모름  No urgent data 가 read 되어질 수 있도록 errno 값 EAGAIN 리 턴 ( 몇몇 유닉스장치 : EWOULDBLOCK)

26 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 26 Receiving Out-of-Band data Inline(1)  in-band 데이터 와 out-of-band 데이터 혼합수신  소켓옵션 설정 ※주의 : recv() 함수 호출시 MSG_OOB 설정할 필요없음. 만약 설정후 호출한다면 EINVAL 에러발생 int z; //status int s; //socket int oobinline=1; //true z=setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_OOBINLINE, &oobinline, sizeof oobinline); ※해석 s : 소켓번호 SOL_SOCKET : 프로토콜 레벨 지정 ( 보통 SOL_SOCKET 지정 ) SO_OOBINLINE : 선택할 옵션 지정 (OOB 데이터를 일반 데이터처럼 읽음 ) &oobinline : 지정된 옵션 값이 저장된 버퍼의 포인터 ( 값이 1 이면 선택, 0 이면 취소 ) oobinline : 지정된 옵션 값이 저장된 버퍼의 크기 반환값 : 정상적 처리 : 0 error : -1

27 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 27 Receiving Out-of-Band data Inline(2)  Determining the Urgent Pointer  ioctl() 함수 #include … int z; //status int s; //socket int flag; //true when at mark z=ioctl(s,SIOCATMARK,&flag); if (z==-1) abort();/* 호출하는 프로그램이 비정상 종료하여 코어를 덤프 하도록 SIGABRT 시그널을 보냄 잘못되었을 때 프로세스가 현재 상태를 기록할 수 있도록 하기위해 */ if (flag !=0) puts(“At Mark”); else puts(“Not at mark.”);

28 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 28 Receiving Out-of-Band data Inline(3)  Using Out-of-Band data Inline  예제 14.4 oobinline.c  순서도 함수선언 / 초기화 소켓생성 / 서버주소 연결 소켓생성 / 서버주소 연결 소켓 소유권 확립 소켓 소유권 확립 SIGURG 감지 소켓 종료 Socketmark 출력 소켓 옵션 설정 에러 데이터 수신 break 수신데이터 출력 Z=-1Z=0

29 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 29 Receiving Out-of-Band data Inline(4)  소스분석  함수 선언 extern void bail(char *on_what); // 에러발생시 에러보고 (line 16) extern int BindAccept(char *addr); // 소켓을 생성하고 주소결합 (line 17) Static void sigurg(int signo) //SIGURG signal handler (line 22-27) Static int sockatmark(int s) // 소켓표시 (line 33-42) write(1,”[SIGURG]\n”,9); signal(SIGURG,sigurg); int z; int flag; z=ioctl(s,SIOCATMARK,&flag); if(z==-1) return –1; return flag ? 1 : 0;

30 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 30 Receiving Out-of-Band data Inline(5)  초기화 (line 46-49) int z; // 상태표시 int s; // 소켓 int oobinline=1; //OOB inline char buf[256];  소켓생성 및 서버주소연결 s=BindAccept(argc>=2 ? Argv[1] : “127.0.0.1:9011”); (line 59-61)  소켓 소유권 확립 Z=fcntl(s, F_SETOWN, getpid()); (line 66)  SIGURG 감지 Signal(SIGURG,sigurg); (line 73)  소켓옵션 설정 (line 78-82) Z=setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_OOBINLINE,&oobinline,sizeof oobinline);  Sockatmark 출력 Printf(“\n[%s]\n”, Socketmark(s) ? “AT MARK” : “No Mark”); (line 87-90)  데이터 수신 z=recv(s, buf, sizeof buf, 0) (line 92)  수신데이터 출력 Printf(“rcv ‘%s’ (%d)\n”, buf, z); (line 99-100)  소켓종료 close(s); (line 103)

31 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 31 Receiving Out-of-Band data Inline(6)  실행 $./oobsend $./oobinline

32 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 32 Receiving Out-of-Band data Inline(7)  실행 결과 -BSD $./oobsend ib: ‘In the beginning’ (16) ib: ‘Linux begat Linux,’ (18) ib: ‘and the penguins’ (16) OOB ‘rejoice d ’ (8) ib: ‘exceedingly.’ (12) $ $./oobinline [No Mark] rcv ‘In the beginning’ (16) [No Mark] rcv ‘Linux begat Linux,’ (18) [No Mark] rcv ‘and the penguins’ (16) [No Mark] [SIGURG] rcv ‘rejoice’ (7) [AT Mark] rcv ‘ d ’ (1) [No Mark] rcv ‘exceedingly.’ (12) [No Mark] $

33 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 33 Limitations of the Urgent Mode Pointer(1)  제한점  TCP 프로토콜  out-of-band 데이터의 한 바이트로 제공되어짐  TCP 의 urgent 모드를 사용하여 수행되어지기 때문  TCP urgent mode 와 TCP urgent pointer  Urgent data 의 경계를 표시할 수 없음  실험  oobsend.c 프로그램 수정  sleep() 함수 제거  oband(s,”very”) 함수 추가

34 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 34 Limitations of the Urgent Mode Pointer(2)  oobsend.c 수정 int main(int argc, char **argv){ int s=-1; s=connect(argc >=2 ? argv[1] : “127.0.0.1:9011”); iband(s,”In the beginning”); iband(s,”Linus begat Linux,”); iband(s,”and the Penguins”); oband(s,”rejoiced”); oband(s,”very”); iband(s,”exceedingly.”); close(s); return 0; }

35 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 35 Limitations of the Urgent Mode Pointer(3)  실행 결과 -BSD $./oobsend ib: ‘In the beginning’ (16) ib: ‘Linus begat Linux,’ (18) ib: ‘and the penguins’ (16) OOB ‘rejoiced’ (8) OOB ‘ver y ’ (4) ib: ‘exceedingly.’ (12) $ $./oobinline [No Mark] Rcv ‘In the beginning’ (16) [No Mark] Rcv ‘Linus begat Linux,’ (18) [No Mark] [SIGURG] Rcv ‘and the penguinsrejoicedver’ (27) [At Mark] Rcv ‘ y exceedingly.’ (13) [No Mark] $

36 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 36 Limitations of the Urgent Mode Pointer(4)  Processing out-of-band data with select(2)  select() 함수 호출  select() 함수가 호출되는 동안을 제외하고 out-of-band 데 이터의 도착을 인식  select() 함수 방해  A read event  A write event  An exception

37 HANNAM UNIVERSITY http://syssw.hannam.ac.kr 37 요약