ネットワークプログラミングの基礎

インターネットの仕組みに関しては，はいぱーワークブック「ネットワークシステム」でも説明されているが，不十分だと思われるので，ここで説明する．

インターネット上の多くのサービスは，サーバクライアントモデルで作られている．要求を出すのがクライアント，それにしたがってサービスを提供するのがサーバである．一般的に一対多の通信をする場合は，一の方がサーバ，多がクライアントと思って良い．以下に，各種のサービスについてのサーバ，クライアントの例をあげる．

WWW
WWWサービスのクライアントは netscape, Mosaic, lynxなどの WWWブラウザ．サーバはweb.ecc.u-tokyo.ac.jpなどのサーバマシン上で動くWWWサーバプログラム．Apache, Netscape など．
NetNews
クライアントは，Mule(GNUS)などのニュースリーダ．サーバは， ecc-news.komaba.ecc.u-tokyo.ac.jpなどのサーバマシン上で動くニュースサーバプログラム．INN, Cnewsなど．
X Window
クライアントは，xterm, kterm, mule, netscapeなどのXアプリケーションプログラム．サーバは，情報教育棟の場合は，X-Mint上で動くXサーバプログラム．一般的には，クライアントプログラムの方がサーバプログラムよりもユーザの近くで動くことが多いが，この場合は例外的である．

インターネット上の通信する場合の通信相手は，32ビットのIPアドレス，16 ビットのポート番号，通信の種類で指定する．これらの組合わせが電話番号のようなものだと思ってよい．

IPアドレス

インターネットにつながったマシン(ネットワークインタフェースと言った方が近い)に一つづつついた 32ビットのアドレス．「133.11.171.98」のように8ビットづつ10進数で並べてあらわす．「http://133.11.171.98/index.html」のようにURLの中でも使えるが通常は「dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp」という覚えやすいホスト名の方を使う．IP アドレスとホスト名の変換には DNS(Domain Name System)サーバと通信しておこなう(これまたサーバクライアントモデルで動く)．

32ビットでは，42億のアドレスしか表現できないので，現在128ビットのアドレスを使うIPv6(Internet Protocol version 6)が策定，テストされている．

ポート番号

提供するサービスによって区別される番号．Unixでは標準的なポート番号は/etc/servicesに書かれている．1023以下の番号は特権ポートといって，スーパーユーザ以外は使うことができない．それ以外のポート番号は，早い者勝ちで使うことができる．

通信プロトコルの種類

ストリーム型通信のTCP，パケット型通信のUDPの2種類があるが，TCPの方がプログラミングがやさしく，また多くのサービスが TCP で提供されてるので，この授業では TCP だけを扱うことにする．

手でサーバと通信してみる

TCPのサービスをおこなうサーバとは，telnetを使って手で通信してみることができる．telnetは，通常は

telnet ホスト名

で，遠隔ログインするために使うコマンドだが(in.telnetdと通信)，

telnet ホスト名 ポート番号

とやると，他のサーバと通信することができる．たとえば，WWWサーバと通信してみよう．

dell% telnet dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp 80
Trying 133.11.171.98...
Connected to dell.tanaka.ecc.u-tokyo.ac.jp.
Escape character is '^]'.
GET /~ktanaka/index.html
<html>
<HEAD>
<TITLE>TANAKA Tetsuro</TITLE>
<META http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=ISO-2022-JP">
 <LINK REV=MADE HREF="mailto:ktanaka@XXX.tanaka.u-tokyo.ac.jp"> 
</HEAD>

<BODY>
<H1><IMG SRC="tanaka1.jpg" ALT="photo of tanaka">TANAKA Tetsuro</H1>

<A HREF="index-j.html">Japanese version is here</A>.

<DL>
<DT><IMG SRC="icons/yellowball.gif" ALT=""><STRONG>Name</STRONG>
<DD>TANAKA Tetsuro
<DT><IMG SRC="icons/yellowball.gif" ALT=""><STRONG>Birthday</STRONG>
<DD>February 19, 1965
<DT><IMG SRC="icons/yellowball.gif" ALT=""><STRONG>Club</STRONG>
<DD><a href="http://www.utmc.or.jp"><I>University of Tokyo Micro Comuputer Club</I> (UTMC)</A>
<DT><IMG SRC="icons/yellowball.gif" ALT=""><STRONG>Interests</STRONG>
<DD>
<A HREF="min-30.ps">Kanji Skeleton Font</A> to see a sample file),
Lisp Implementation,
Parallel Functional Programming language
<DT> <IMG SRC="icons/yellowball.gif" ALT=""><STRONG><A HREF="papers.html">Papers</A></STRONG>
</DL>
<HR>
<A HREF="/ecc/staff.html"><IMG SRC="icons/back.xbm" alt="back"></A> Back to ECC staffs page
<A HREF="/index-e.html"><IMG SRC="icons/back.xbm" alt="back"></A> Back to ECC home page

<HR>
<ADDRESS> TANAKA Tetsuro (ktanaka@XXX.ecc.u-tokyo.ac.jp) </ADDRESS>
</html>
Connection closed by foreign host.

こちらからどのような，コマンドを入れれば良いかというサーバごとの通信手段はプロトコルと呼ばれる．たとえば，WWWサーバとの通信で使われるプロトコルはHTTP(HyperText Transfer Protocol)と呼ばれる．これらのプロトコルのうち，標準的なものはRFC(Request for Comments)という形で文書化されている．RFCはいろいろなところに置かれているが，東大内では ftp://ftp.u-tokyo.ac.jp/pub/RFC/以下にある．RFCを捜すには， rfc-index.txt という目次を見て，対応する番号のファイルを開く．たとえば，HTTPに対応するRFCは 1945， 2068 番である．

簡単なクライアントプログラム