Sockets

Allgemein

• Ein Socket ist ein vom Betriebssystem bereitgestelltes Objekt, das als Kommunikationsendpunkt dient.
• Ein Programm verwendet Sockets, um Daten mit anderen Programmen auszutauschen.
• Das andere Programm kann sich dabei auf demselben Computer (Interprozesskommunikation) befinden
• Oder auf einem anderen, über das Netzwerk erreichbaren Computer.
• Die Kommunikation über Sockets erfolgt in der Regel bidirektional.
• Über ein Socket können Daten sowohl empfangen als auch gesendet werden.

Funktionsprinzip

• Sockets bilden eine plattformunabhängige, standardisierte Schnittstelle zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung des Betriebssystems und der Anwendungssoftware.
• Ein Computerprogramm fordert einen Socket vom Betriebssystem an.
• Das Betriebssystem verwaltet alle benutzten Sockets sowie die zugehörigen Verbindungsinformationen.

Internet-Sockets

• Internet-Sockets ermöglichen die Kommunikation über bestimmte Netzwerkprotokolle.
• Man unterscheidet zwischen Stream-Sockets und Datagram-Sockets.
• Stream-Sockets kommunizieren über einen kontinuierlichen Datenstrom.
• Datagram-Sockets über einzelne, in sich geschlossene Nachrichten.
• In der Netzwerkkommunikation verwenden Stream-Sockets meist TCP.
• Datagram-Sockets üblicherweise UDP.
• Ein Socket ist die Verbindungsstelle zu einem bestimmten entfernten Programm, repräsentiert durch dessen Adressinformation (z. B. IP-Adresse und Portnummer).
• Jedem Socket ist auch die eigene Adressinformation (lokale IP-Adresse und Portnummer) zugeordnet.

Server

• Ein Server wartet auf Anfragen auf einer oder mehreren Adressen.
• Wenn der Server eine Anfrage von einem Client erhält, wird die Verbindung geklont, sodass der Server weitere Anfragen bedienen kann.
• Unter Unix heißt diese Vorgehensweise Forking.
• Der ursprüngliche Server-Socket bleibt erhalten und wartet weiterhin auf neue Verbindungen.
• Der geklonte Prozess wird nur für die Kommunikation mit diesem einen Client verwendet.
• Er bleibt bestehen, bis die Verbindung zum Client von einer der beiden Seiten beendet wird.

TCP Status

Es gibt zwei verschiedene Zustände:

listening

• Ein Server, der auf eingehende Verbindungen wartet.
• Er ist noch nicht verbunden.
• Dieser Socket stellt nur die grundsätzliche Möglichkeit einer Verbindung bereit.

connected

• Eine konkrete Instanz einer Verbindungsanfrage.
• Der Server-Prozess wurde geforkt.
• Ein konkreter Client wird bedient.

Es gibt drei Arten von Sockets

TCP Sockets

Eigenschaften

• Socket besteht aus einer Kombination von IP Adresse und Port
• Der Socket ist einem Service zu gewiesen
• Es wird eine Verbindung genutzt die etabliert wird
• Diese Verbindung wird auch wieder abgebaut

Schaubild

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Beispiel

Der Socket mit der IP Adresse 192.168.4.1 und dem Port 80 ist dem Service named zugewiesen.

tcp 192.168.4.1:80 LISTEN httpd

UDP Sockets

Allgemein

• Socket besteht aus einer Kombination von IP Adresse und Port
• Der Socket ist einem Service zu gewiesen
• Ist verbindunglos

Schaubild

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Beispiel

Der Socket mit der IP Adresse 0.0.0.0 und dem Port 5353 ist dem Service avahi-daemon zugewiesen.

0.0.0.0 bedeutet er ist jeder auf dem Rechner konfigurierten IP Adresse zugewiesen.

udp 0.0.0.0:5353 avahi-daemon

UNIX Sockets

Allgemein

• Socket besteht aus speziellen Datei
• Dateiart bezeichnet man als Socket
• Über diese Datei können lokale Prozesse kommunizieren
• Beispielsweise Webserver mit einer Datenbank
• Man kann sowohl "stream" als auch "datagram" nutzen.

Schaubild

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Beispiel

Der Socket besteht aus der Datei /run/snapd.socket Wahrscheinlich ist sie der snapd Service zugewiesen

unix LISTENING /run/snapd.socket

• ls -l /run/snapd.socket

srw-rw-rw- 1 root root 0 Jun 21 17:45 /run/snapd.socket