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14 장 . Out-of-Band Data

14 장 . Out-of-Band Data. System Software Lab. 이종호. 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. 8. 7. 6. 5. 4.

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

  2. 목차 • Out-of-band data의 정의 • Out-of-band data의 필요성 • Socket and out-of-band data • Variations in implementation • Out-of-band data 사용 • Urgent Pointer의 이해 • Receiving Out-of-band data inline • Urgent mode pointer의 제한점 • Summary

  3. 8 7 6 5 4 3 2 U Out-of-band data 1 Out-of-band 데이터의 정의 • 정의 • 대역밖의 데이터 • 긴급한 데이터로서 일정한 순서를 가지지 않고 순차화 된 데이터보다 더 먼저 처리 되어야 할 필요가 있는 데이터를 일컫는다. 즉, TCP/IP 통신상에서 긴급한 데이터 • 예

  4. Out-of-band data의 필요성 • 필요성 • 보내진 데이터보다 먼저 처리되어야 할 이유가 있을 때 처리하는 방법 필요 • 서버에게 보내진 요청을 취소할 이유가 있을 때 처리하는 방법이 필요 • Out-of-band 데이터의 사용프로그램 • telnet • rlogin • ftp

  5. Socket 과 Out-of-band data • 소켓 과 Out-of-band data 관계 • TCP스트림 • 특징 • 완전한 순차적인 데이터 바이트를 보냄 • Out-of-band 데이터를 보낼 수 없음 • “Urgent” data 제공 • 해결책 • Urgent data의 개념으로 out-of-band 데이터로서 소켓API 사용 • 소켓과 out-of-band data • Out-of-band data를 사용하기 위해 소켓사용

  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 0이 나온다면 BSD 해석으로 긴급한 데이터가 조작됨 만약 1 이 나온다면 RFC793 해석으로 긴급한 데이터가 조작됨

  7. Out-of-band data 사용(1) • writing out-of-band data • 송신하기 위한 함수 • Send()함수 • send()함수 이해 #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> 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 ②MSG_OOB : out-of-band data를 보냄. ③MSG_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 : -1값을 리턴

  8. Out-of-band data 사용(2) • reading out-of-band data • 수신하기 위한 함수 • recv()함수 • recv()함수 이해 #include<sys/types.h> #include<sys/socket.h> Int recv(int s, void *buf, int len, unsigned intflags); ※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 data만 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 : -1값을 리턴

  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. Out-of-band data 사용(4) • Understanding the signal SIGURG • Receiving process • Out-of-band data가 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 SIGURG를 받기 위해 준비되어 있어야 함

  11. Out-of-band data 사용(5) • fcntl()함수 이해 #include<unistd.h> #include<fcntl.h> Int fcntl(int fd, int cmd, long arg); ※해석 fd : 파일기술자 또는 소켓(fcntl은 fd에 의해 식별되는 개방된 파일에 대해서 동작) cmd : 특정기능 선택 (cmd의 값을 헤더화일<fcntl.h>로 부터 고름) value : F_SETOWN : 소켓을 성공적으로 확립했을 때 0값을 리턴 arg : 설정을 위한값 (프로세스 식별번호) 반환값 : 정상적 처리 : 0 error : -1 예 : int fcntl(s, F_SETOWN, getpid());

  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 프로토콜을 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 s를 연결을 기다리는 상태로 만든다. Listen()을 호출하기 전에 소켓은 반드시 bind()되어 있어야 한다. 동시에 지정한 수만큼의 연결요청을 대기시켰다가 accept가 되는 대로 차례로 연결을 처리한다. • 리턴값 • 성공 : 0 • 실패 : -1

  13. Out-of-band data 사용(7) • Accept() 함수 • 서버에서 클라이언트의 연결요청을 수락하기 위하여 listen()을 호출 한 후에 호출되며, 성공시 새로운 소켓이 만들어진다. 새로 만들어지는 소켓은 소켓 s와 같은 속성을 가진다. Accept()가 성공적으로 수행된 후 소켓 s는 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. 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. 함수선언/초기화 데이터 수신 소켓생성 / 서버주소연결 Z값 z=-1 z=0 other 소유권 확립 에러 break 수신 데이터 출력 SIGURG 신호감지 소켓 종료 Out-of-band data 사용(9) • Receiving with the SIGURG signal • 예제 14.2 oobrecv.c • 순서도

  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. 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. Out-of-band data 사용(12) • Sending out-of-band data • 예제 14.3 oobsend.c • 순서도 함수선언/초기화 out-of-band 데이터 송신 소켓생성 / 상대방 과 연결 Sleep(1)함수 호출 in-band 데이터 송신 in-band 데이터 송신 sleep(1)함수호출 소켓 종료

  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. 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 1초동안 쉬게 함 • iband(s, “Linus begat Linux,”); • sleep(1);//프로세스를 1초동안 쉬게 함 • iband(s, “and the Penguins”); • sleep(1);//프로세스를 1초동안 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. Out-of-band data 사용(15) • oobrecv and oobsend programs 실행 • 실행 $ ./oobrecv (default : local loopback address “127.0.0.1:9011”) $ ./oobsend

  22. Out-of-band data 사용(16) • 결과-BSD해석 $ ./oobsend ib: ‘In the beginning’ (16) ib: ‘Linus begat Linux,’ (18) ib: ‘and the penguins’ (16) OOB ‘rejoiced’ (8) ib: ‘exceedingly.’ (12) $ ./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)

  23. send (s, “rejoiced”, 8, MSG_00B) r e j o i c e d Offset=0 RFC793 Urgent pointer (offset=7) BSD(Linux) Urgent pointer (offset=8) Tcp_stdurg=1 Tcp_stdurg=0 Understanding the Urgent Pointer(1) • Understanding TCP Urgent Mode

  24. URG=1 Urgent Pointer=8 r e j o i c e d TCP header Packet Data Offset=0 BSD(Linux) Urgent pointer (offset=8) tcp_stdurg=0 Understanding the Urgent Pointer(2)

  25. Understanding the Urgent Pointer(3) • Urgent Mode When tcp_stdurg=1 • Urgent mode 가 종종 들어 올 때 그것에 반응하는 urgent-pointer는 읽혀지기 위해 urgent data없이 수신 • 패킷안에 포함되어 있는 마지막 바이트에서 urgent pointer가 발생되어질 때 뒤따라오고 있는 바이트는 수신되지 않을지도 모름 • No urgent data가 read되어질 수 있도록 errno값 EAGAIN 리턴(몇몇 유닉스장치 : EWOULDBLOCK)

  26. Receiving Out-of-Band data Inline(1) • in-band 데이터 와 out-of-band 데이터 혼합수신 • 소켓옵션 설정 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 1이면 선택, 0이면 취소) oobinline : 지정된 옵션 값이 저장된 버퍼의크기 반환값 : 정상적 처리 : 0 error : -1 ※주의 : recv()함수 호출시 MSG_OOB 설정할 필요없음. 만약 설정후 호출한다면 EINVAL 에러발생

  27. Receiving Out-of-Band data Inline(2) • Determining the Urgent Pointer • ioctl()함수 #include <sys/ioctl.h> … 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. 소켓 옵션 설정 함수선언/초기화 소켓생성 / 서버주소 연결 Socketmark 출력 데이터 수신 소켓 소유권 확립 에러 break 수신데이터 출력 SIGURG 감지 소켓 종료 Receiving Out-of-Band data Inline(3) • Using Out-of-Band data Inline • 예제 14.4 oobinline.c • 순서도 Z=-1 Z=0

  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. 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. Receiving Out-of-Band data Inline(6) • 실행 $ ./oobsend $ ./oobinline

  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 ‘rejoiced’ (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. Limitations of the Urgent Mode Pointer(1) • 제한점 • TCP 프로토콜 • out-of-band 데이터의 한 바이트로 제공되어짐 • TCP의 urgent 모드를 사용하여 수행되어지기 때문 • TCP urgent mode 와 TCP urgent pointer • Urgent data의 경계를 표시할 수 없음 • 실험 • oobsend.c 프로그램 수정 • sleep()함수 제거 • oband(s,”very”) 함수 추가

  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. 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 ‘very’ (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 ‘yexceedingly.’ (13) [No Mark] $

  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 데이터의 도착을 인식 • select()함수 방해 • A read event • A write event • An exception

  37. 요약

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