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ネットワークプログラミングの基礎知識

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最終更新 2005年6月12日

ここでは IP アドレスやポート番号、クライアントとサーバの役割などを説明し、 perl・C言語・Java などでソケット (Socket) を使った HTTP クライアントや POP3 クライアント、簡単なサーバを作成してみます。要はネットワークプログラミングをやってみよう、ということです。
このページのサンプルプログラムは、RFC などの規格に準拠した「正しい」プログラムではありません。また、全体的にエラー処理が不十分です (今後改善する予定です)。あくまでも概要を理解するためのサンプルととらえてください。
もし本気でしっかりとしたクライアントやサーバを書きたいなら、このページを読んだ上で、さらに RFC を熟読し、そして wget・Apache・ftp コマンドなどのソースを参考にしてください。
このページに間違いを見付けたら、掲示板で教えていただけると幸いです。
基本的に FreeBSD・Linux などの UNIX 系 OS を使っている人を対象として書きましたが、 Windows ユーザにも理解できるように補足を入れたつもりです。

基礎編

クライアントを作るにあたっての注意点 RFC について

HTTP クライアントを作ってみよう(1)
HTTP クライアントを作ってみよう(2)
HTTP クライアントを作ってみよう(3) 改良版 HTTP クライアント
HTTP クライアントを作ってみよう(4) POSTメソッド・URLエンコードなど
HTTP クライアントを作ってみよう(5) - Basic 認証編 -
HTTP クライアントを作ってみよう(6) - Digest 認証編 -

echo サーバを作ってみよう (1) echo プロトコルとは
echo サーバを作ってみよう (2) echo サーバサンプル
echo サーバを作ってみよう (3) fork を使ったマルチスレッドサーバ
echo サーバを作ってみよう (4) select を使ったマルチスレッドサーバ

FTP クライアントを作ってみよう (1) FTP プロトコルの概略
FTP クライアントを作ってみよう (2) 機能限定版 FTP クライアントサンプル
FTP クライアントを作ってみよう (3) OS にポートを選択させる・Passive モード
FTP クライアントを作ってみよう (4) FTP プロトコルの解説
FTP クライアントを作ってみよう (5) ファイル転送プログラム ftptrans

モジュール編

モジュールを使ってみよう (1) IO::Socket モジュールで echo クライアントを作る
モジュールを使ってみよう (2) IO::Socket モジュールで echo サーバを作る
モジュールを使ってみよう (3) IO::Select モジュール

HTTP の並行アクセス IO::Socket・IO::Select モジュール
HTTP proxy サーバを作ってみよう

モジュールをインストールしよう
モジュールを使って POP3 クライアントを作ってみよう Net::POP3 と Mail::POP3Client

UDP 編

UDP を使ってみよう (1) UDP と TCP の比較
UDP を使ってみよう (2) UDP の「信頼性のなさ」を実感しよう
UDP を使ってみよう (3) どうして信頼性がない?
UDP を使ってみよう (4) netstat -s でデータ損失状況を調べる (未稿)
UDP を使ってみよう (5) 非ストリーム指向

C 言語編

低水準ファイル入出力関数を使おう
C 言語で HTTP クライアントを作ってみよう (1) read/write 編
C 言語で HTTP クライアントを作ってみよう (2) fgets/fprintf 編
C 言語で echo サーバを作ってみよう (1)
C 言語で echo サーバを作ってみよう (2) select でタイムアウト機能を実装する
C言語で ftp クライアントを作ってみよう (1)
*BSD で kqueue・kevent を使ってみよう

TCP/IP エラー処理

TCP/IP エラー処理 connect 編 new! 2005/6/12

Java 編

Java で HTTP クライアントを作ってみよう (1) Socket クラス編
Java で HTTP クライアントを作ってみよう (2) HttpURLConnection クラス編
Java で HTTP クライアントを作ってみよう (3) HttpURLConnection での認証・Proxy・SSL/TLS

暗号化編

暗号化のお話 (1) 共通鍵暗号方式
暗号化のお話 (2) 公開鍵暗号方式
暗号化のお話 (3) 署名
暗号化のお話 (4) 証明書
暗号化のお話 (5) まとめ

SSL/TLS の導入 (1) 秘密鍵・CSRの作成 & 証明書作成
SSL/TLS の導入 (2) Apache への SSL/TLS の導入
SSL/TLS の導入 (3) ルート証明書
SSL/TLS の導入 (4) 証明書購入下調べ編
SSL/TLS の導入 (5) 証明書購入実践編
SSL/TLS の導入 (6) 認証局の運営
SSL/TLS の導入 (7) クライアント認証
SSL/TLS でアクセスしてみよう (1) HTTPS クライアントの作成
SSL/TLS でアクセスしてみよう (2) サーバ認証 (書きかけです)
RSA で暗号化してみよう (1) OpenSSL に頼りきった RSA の実装
RSA で暗号化してみよう (2) OpenSSL にそれほど頼らない RSA の実装

その他編

リンク集・参考書籍

ソース一覧

以下のサンプルプログラムは、各項で解説したものをまとめたものです。サンプルプログラムの動作チェックは、FreeBSD 5.2.1-RELEASE・perl-5.8.2・J2SE SDK 1.4.2_07 上で行い、プロトコルのチェックは apache-2.0.52・qpopper-2.53・FreeBSD 標準の ftpd に対して行いました。実行環境を持っていないので、Windows でのプログラムの動作確認は行っていません

perl+IO::Socket echo クライアント
perl+IO::Socket echo サーバ
perl+IO::Socket echo サーバ・マルチスレッド版 (fork)
perl+IO::Socket+IO::Select マルチスレッド echo サーバ
perl+Net::POP3 POP3 クライアント
perl+IO::Socket+IO::Select HTTP クライアント - 並行アクセス
perl+IO::Socket+IO::Select HTTP proxy サーバ

perl: DNS クライアント

C言語: 低水準関数を使ったファイル入出力
C言語: HTTP クライアント (read/write)
C言語: HTTP クライアント (fgets/fprintf)
C言語: echo サーバ
C言語: echo サーバ (select によるマルチスレッド+タイムアウト機能付き)
C言語: echo サーバ (kqueue・kevent 版。*BSD のみ)
C言語: connect(2) とシグナルの実験
C言語: ftp クライアント
C言語: https クライアント
C言語: https クライアントサーバ認証版
C言語: RSA 暗号化ライブラリに頼りきり版
C言語: RSA 暗号化あまりライブラリに頼らない版
SSL: root CA 証明書

ToDo

今後の予定。予定は未定。

数論・整数論
暗号いろいろ
エラー処理。特に EINTR・EAGAIN などのシグナル。
暗号化機能付 IP Messenger を実装する
LWP モジュールを使って HTTP クライアントを作ってみよう。
HTTP/1.1 など
UNIX ドメインソケット
ping・traceroute を作成
IPv6
ruby。特にマルチスレッドの実現が簡単みたい。
こまごまと (処理別)
- 名前解決
- connect
  - ノンブロッキング
- accept
- read
- write
  - EPIPE
  - 一度で write しきれない場合。戻り値チェック。select
  - 戻り値 0 はありえない
  - ブロックの可能性
- close
- shutdown
  - この辺を例題に。ftp-client.c をさっさと直すこと。
こまごまと (ポイント別)
- EINTR
  - システムコールを呼んでいるなら自分でリトライ。ライブラリにまかせるならそれでよし。
- ENOBUF
- RST 受信時は SIGPIPE と EPIPE が同時に発生
- ブロック

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