ネットワークプログラミングの基礎知識

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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

• IPアドレスとホスト名
• クライアントとサーバの概念
• ポート番号
• 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 -
• POP3 クライアントを作ってみよう(1) POP3 プロトコルの概略
• POP3 クライアントを作ってみよう(2) POP3 クライアントサンプル
• POP3 クライアントを作ってみよう(3) APOP・行頭の . について
• 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

• DNS クライアントを作ってみよう (1)
• DNS クライアントを作ってみよう (2)
• DNS クライアントを作ってみよう (3)

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

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

• inetdとは
• inetdを利用してechoサーバを作ってみよう
• telnet の際の注意点
• tcpdumpでプロトコルを解析してみよう
• TCP/IP と OSI 参照モデル
• サンプルが perl5 専用なワケ
• 関数一覧
• 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: HTTP クライアント
• perl: HTTP クライアント改良版
• perl: HTTP クライアント Digest 認証 手抜き版
• perl: POP3 クライアント
• perl: echo サーバ
• perl: echo サーバ・マルチスレッド版 (fork)
• perl: echo サーバ・マルチスレッド版 (select)
• perl: FTP クライアント
• perl: FTP クライアントOS にポートを選ばせる版
• perl: ファイル転送プログラム ftptrans

• 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: UDP クライアント
• perl: UDP サーバ
• perl: UDP クライアントと同機能の TCP 版
• perl: UDP サーバと同機能の TCP 版

• 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

• perl: inetd 経由で起動される echo サーバ
• perl: tcpdump の出力を整形する perl スクリプト

• Java: Socket クラスを使った HTTP クライアント
• Java: HttpURLConnection クラスを使った HTTP クライアント
• Java: HttpURLConnection クラス使った認証機能付き HTTP クライアント

ToDo

• 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
• PHP
• 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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