Add entries for wide character decimal point and thousands separator in numeric and...
[glibc.git] / manual / socket.texi
blob4a7c4110650517004e4ce5c478d605808cb5ba26
1 @node Sockets, Low-Level Terminal Interface, Pipes and FIFOs, Top
2 @c %MENU% A more complicated IPC mechanism, with networking support
3 @chapter Sockets
5 This chapter describes the GNU facilities for interprocess
6 communication using sockets.
8 @cindex socket
9 @cindex interprocess communication, with sockets
10 A @dfn{socket} is a generalized interprocess communication channel.
11 Like a pipe, a socket is represented as a file descriptor.  Unlike pipes
12 sockets support communication between unrelated processes, and even
13 between processes running on different machines that communicate over a
14 network.  Sockets are the primary means of communicating with other
15 machines; @code{telnet}, @code{rlogin}, @code{ftp}, @code{talk} and the
16 other familiar network programs use sockets.
18 Not all operating systems support sockets.  In the GNU library, the
19 header file @file{sys/socket.h} exists regardless of the operating
20 system, and the socket functions always exist, but if the system does
21 not really support sockets these functions always fail.
23 @strong{Incomplete:} We do not currently document the facilities for
24 broadcast messages or for configuring Internet interfaces.  The
25 reentrant functions and some newer functions that are related to IPv6
26 aren't documented either so far.
28 @menu
29 * Socket Concepts::     Basic concepts you need to know about.
30 * Communication Styles::Stream communication, datagrams and other styles.
31 * Socket Addresses::    How socket names (``addresses'') work.
32 * Interface Naming::    Identifying specific network interfaces.
33 * Local Namespace::     Details about the local namespace.
34 * Internet Namespace::  Details about the Internet namespace.
35 * Misc Namespaces::     Other namespaces not documented fully here.
36 * Open/Close Sockets::  Creating sockets and destroying them.
37 * Connections::         Operations on sockets with connection state.
38 * Datagrams::           Operations on datagram sockets.
39 * Inetd::               Inetd is a daemon that starts servers on request.
40                            The most convenient way to write a server
41                            is to make it work with Inetd.
42 * Socket Options::      Miscellaneous low-level socket options.
43 * Networks Database::   Accessing the database of network names.
44 @end menu
46 @node Socket Concepts
47 @section Socket Concepts
49 @cindex communication style (of a socket)
50 @cindex style of communication (of a socket)
51 When you create a socket, you must specify the style of communication
52 you want to use and the type of protocol that should implement it.
53 The @dfn{communication style} of a socket defines the user-level
54 semantics of sending and receiving data on the socket.  Choosing a
55 communication style specifies the answers to questions such as these:
57 @itemize @bullet
58 @item
59 @cindex packet
60 @cindex byte stream
61 @cindex stream (sockets)
62 @strong{What are the units of data transmission?}  Some communication
63 styles regard the data as a sequence of bytes with no larger
64 structure; others group the bytes into records (which are known in
65 this context as @dfn{packets}).
67 @item
68 @cindex loss of data on sockets
69 @cindex data loss on sockets
70 @strong{Can data be lost during normal operation?}  Some communication
71 styles guarantee that all the data sent arrives in the order it was
72 sent (barring system or network crashes); other styles occasionally
73 lose data as a normal part of operation, and may sometimes deliver
74 packets more than once or in the wrong order.
76 Designing a program to use unreliable communication styles usually
77 involves taking precautions to detect lost or misordered packets and
78 to retransmit data as needed.
80 @item
81 @strong{Is communication entirely with one partner?}  Some
82 communication styles are like a telephone call---you make a
83 @dfn{connection} with one remote socket and then exchange data
84 freely.  Other styles are like mailing letters---you specify a
85 destination address for each message you send.
86 @end itemize
88 @cindex namespace (of socket)
89 @cindex domain (of socket)
90 @cindex socket namespace
91 @cindex socket domain
92 You must also choose a @dfn{namespace} for naming the socket.  A socket
93 name (``address'') is meaningful only in the context of a particular
94 namespace.  In fact, even the data type to use for a socket name may
95 depend on the namespace.  Namespaces are also called ``domains'', but we
96 avoid that word as it can be confused with other usage of the same
97 term.  Each namespace has a symbolic name that starts with @samp{PF_}.
98 A corresponding symbolic name starting with @samp{AF_} designates the
99 address format for that namespace.
101 @cindex network protocol
102 @cindex protocol (of socket)
103 @cindex socket protocol
104 @cindex protocol family
105 Finally you must choose the @dfn{protocol} to carry out the
106 communication.  The protocol determines what low-level mechanism is used
107 to transmit and receive data.  Each protocol is valid for a particular
108 namespace and communication style; a namespace is sometimes called a
109 @dfn{protocol family} because of this, which is why the namespace names
110 start with @samp{PF_}.
112 The rules of a protocol apply to the data passing between two programs,
113 perhaps on different computers; most of these rules are handled by the
114 operating system and you need not know about them.  What you do need to
115 know about protocols is this:
117 @itemize @bullet
118 @item
119 In order to have communication between two sockets, they must specify
120 the @emph{same} protocol.
122 @item
123 Each protocol is meaningful with particular style/namespace
124 combinations and cannot be used with inappropriate combinations.  For
125 example, the TCP protocol fits only the byte stream style of
126 communication and the Internet namespace.
128 @item
129 For each combination of style and namespace there is a @dfn{default
130 protocol}, which you can request by specifying 0 as the protocol
131 number.  And that's what you should normally do---use the default.
132 @end itemize
134 Throughout the following description at various places
135 variables/parameters to denote sizes are required.  And here the trouble
136 starts.  In the first implementations the type of these variables was
137 simply @code{int}.  On most machines at that time an @code{int} was 32
138 bits wide, which created a @emph{de facto} standard requiring 32-bit
139 variables.  This is important since references to variables of this type
140 are passed to the kernel.
142 Then the POSIX people came and unified the interface with the words "all
143 size values are of type @code{size_t}".  On 64-bit machines
144 @code{size_t} is 64 bits wide, so pointers to variables were no longer
145 possible.
147 The Unix98 specification provides a solution by introducing a type
148 @code{socklen_t}.  This type is used in all of the cases that POSIX
149 changed to use @code{size_t}.  The only requirement of this type is that
150 it be an unsigned type of at least 32 bits.  Therefore, implementations
151 which require that references to 32-bit variables be passed can be as
152 happy as implementations which use 64-bit values.
155 @node Communication Styles
156 @section Communication Styles
158 The GNU library includes support for several different kinds of sockets,
159 each with different characteristics.  This section describes the
160 supported socket types.  The symbolic constants listed here are
161 defined in @file{sys/socket.h}.
162 @pindex sys/socket.h
164 @comment sys/socket.h
165 @comment BSD
166 @deftypevr Macro int SOCK_STREAM
167 The @code{SOCK_STREAM} style is like a pipe (@pxref{Pipes and FIFOs}).
168 It operates over a connection with a particular remote socket and
169 transmits data reliably as a stream of bytes.
171 Use of this style is covered in detail in @ref{Connections}.
172 @end deftypevr
174 @comment sys/socket.h
175 @comment BSD
176 @deftypevr Macro int SOCK_DGRAM
177 The @code{SOCK_DGRAM} style is used for sending
178 individually-addressed packets unreliably.
179 It is the diametrical opposite of @code{SOCK_STREAM}.
181 Each time you write data to a socket of this kind, that data becomes
182 one packet.  Since @code{SOCK_DGRAM} sockets do not have connections,
183 you must specify the recipient address with each packet.
185 The only guarantee that the system makes about your requests to
186 transmit data is that it will try its best to deliver each packet you
187 send.  It may succeed with the sixth packet after failing with the
188 fourth and fifth packets; the seventh packet may arrive before the
189 sixth, and may arrive a second time after the sixth.
191 The typical use for @code{SOCK_DGRAM} is in situations where it is
192 acceptable to simply re-send a packet if no response is seen in a
193 reasonable amount of time.
195 @xref{Datagrams}, for detailed information about how to use datagram
196 sockets.
197 @end deftypevr
199 @ignore
200 @c This appears to be only for the NS domain, which we aren't
201 @c discussing and probably won't support either.
202 @comment sys/socket.h
203 @comment BSD
204 @deftypevr Macro int SOCK_SEQPACKET
205 This style is like @code{SOCK_STREAM} except that the data are
206 structured into packets.
208 A program that receives data over a @code{SOCK_SEQPACKET} socket
209 should be prepared to read the entire message packet in a single call
210 to @code{read}; if it only reads part of the message, the remainder of
211 the message is simply discarded instead of being available for
212 subsequent calls to @code{read}.
214 Many protocols do not support this communication style.
215 @end deftypevr
216 @end ignore
218 @ignore
219 @comment sys/socket.h
220 @comment BSD
221 @deftypevr Macro int SOCK_RDM
222 This style is a reliable version of @code{SOCK_DGRAM}: it sends
223 individually addressed packets, but guarantees that each packet sent
224 arrives exactly once.
226 @strong{Warning:} It is not clear this is actually supported
227 by any operating system.
228 @end deftypevr
229 @end ignore
231 @comment sys/socket.h
232 @comment BSD
233 @deftypevr Macro int SOCK_RAW
234 This style provides access to low-level network protocols and
235 interfaces.  Ordinary user programs usually have no need to use this
236 style.
237 @end deftypevr
239 @node Socket Addresses
240 @section Socket Addresses
242 @cindex address of socket
243 @cindex name of socket
244 @cindex binding a socket address
245 @cindex socket address (name) binding
246 The name of a socket is normally called an @dfn{address}.  The
247 functions and symbols for dealing with socket addresses were named
248 inconsistently, sometimes using the term ``name'' and sometimes using
249 ``address''.  You can regard these terms as synonymous where sockets
250 are concerned.
252 A socket newly created with the @code{socket} function has no
253 address.  Other processes can find it for communication only if you
254 give it an address.  We call this @dfn{binding} the address to the
255 socket, and the way to do it is with the @code{bind} function.
257 You need be concerned with the address of a socket if other processes
258 are to find it and start communicating with it.  You can specify an
259 address for other sockets, but this is usually pointless; the first time
260 you send data from a socket, or use it to initiate a connection, the
261 system assigns an address automatically if you have not specified one.
263 Occasionally a client needs to specify an address because the server
264 discriminates based on address; for example, the rsh and rlogin
265 protocols look at the client's socket address and only bypass password
266 checking if it is less than @code{IPPORT_RESERVED} (@pxref{Ports}).
268 The details of socket addresses vary depending on what namespace you are
269 using.  @xref{Local Namespace}, or @ref{Internet Namespace}, for specific
270 information.
272 Regardless of the namespace, you use the same functions @code{bind} and
273 @code{getsockname} to set and examine a socket's address.  These
274 functions use a phony data type, @code{struct sockaddr *}, to accept the
275 address.  In practice, the address lives in a structure of some other
276 data type appropriate to the address format you are using, but you cast
277 its address to @code{struct sockaddr *} when you pass it to
278 @code{bind}.
280 @menu
281 * Address Formats::             About @code{struct sockaddr}.
282 * Setting Address::             Binding an address to a socket.
283 * Reading Address::             Reading the address of a socket.
284 @end menu
286 @node Address Formats
287 @subsection Address Formats
289 The functions @code{bind} and @code{getsockname} use the generic data
290 type @code{struct sockaddr *} to represent a pointer to a socket
291 address.  You can't use this data type effectively to interpret an
292 address or construct one; for that, you must use the proper data type
293 for the socket's namespace.
295 Thus, the usual practice is to construct an address of the proper
296 namespace-specific type, then cast a pointer to @code{struct sockaddr *}
297 when you call @code{bind} or @code{getsockname}.
299 The one piece of information that you can get from the @code{struct
300 sockaddr} data type is the @dfn{address format designator}.  This tells
301 you which data type to use to understand the address fully.
303 @pindex sys/socket.h
304 The symbols in this section are defined in the header file
305 @file{sys/socket.h}.
307 @comment sys/socket.h
308 @comment BSD
309 @deftp {Data Type} {struct sockaddr}
310 The @code{struct sockaddr} type itself has the following members:
312 @table @code
313 @item short int sa_family
314 This is the code for the address format of this address.  It
315 identifies the format of the data which follows.
317 @item char sa_data[14]
318 This is the actual socket address data, which is format-dependent.  Its
319 length also depends on the format, and may well be more than 14.  The
320 length 14 of @code{sa_data} is essentially arbitrary.
321 @end table
322 @end deftp
324 Each address format has a symbolic name which starts with @samp{AF_}.
325 Each of them corresponds to a @samp{PF_} symbol which designates the
326 corresponding namespace.  Here is a list of address format names:
328 @table @code
329 @comment sys/socket.h
330 @comment POSIX
331 @item AF_LOCAL
332 @vindex AF_LOCAL
333 This designates the address format that goes with the local namespace.
334 (@code{PF_LOCAL} is the name of that namespace.)  @xref{Local Namespace
335 Details}, for information about this address format.
337 @comment sys/socket.h
338 @comment BSD, Unix98
339 @item AF_UNIX
340 @vindex AF_UNIX
341 This is a synonym for @code{AF_LOCAL}.  Although @code{AF_LOCAL} is
342 mandated by POSIX.1g, @code{AF_UNIX} is portable to more systems.
343 @code{AF_UNIX} was the traditional name stemming from BSD, so even most
344 POSIX systems support it.  It is also the name of choice in the Unix98
345 specification. (The same is true for @code{PF_UNIX}
346 vs. @code{PF_LOCAL}).
348 @comment sys/socket.h
349 @comment GNU
350 @item AF_FILE
351 @vindex AF_FILE
352 This is another synonym for @code{AF_LOCAL}, for compatibility.
353 (@code{PF_FILE} is likewise a synonym for @code{PF_LOCAL}.)
355 @comment sys/socket.h
356 @comment BSD
357 @item AF_INET
358 @vindex AF_INET
359 This designates the address format that goes with the Internet
360 namespace.  (@code{PF_INET} is the name of that namespace.)
361 @xref{Internet Address Formats}.
363 @comment sys/socket.h
364 @comment IPv6 Basic API
365 @item AF_INET6
366 This is similar to @code{AF_INET}, but refers to the IPv6 protocol.
367 (@code{PF_INET6} is the name of the corresponding namespace.)
369 @comment sys/socket.h
370 @comment BSD
371 @item AF_UNSPEC
372 @vindex AF_UNSPEC
373 This designates no particular address format.  It is used only in rare
374 cases, such as to clear out the default destination address of a
375 ``connected'' datagram socket.  @xref{Sending Datagrams}.
377 The corresponding namespace designator symbol @code{PF_UNSPEC} exists
378 for completeness, but there is no reason to use it in a program.
379 @end table
381 @file{sys/socket.h} defines symbols starting with @samp{AF_} for many
382 different kinds of networks, most or all of which are not actually
383 implemented.  We will document those that really work as we receive
384 information about how to use them.
386 @node Setting Address
387 @subsection Setting the Address of a Socket
389 @pindex sys/socket.h
390 Use the @code{bind} function to assign an address to a socket.  The
391 prototype for @code{bind} is in the header file @file{sys/socket.h}.
392 For examples of use, see @ref{Local Socket Example}, or see @ref{Inet Example}.
394 @comment sys/socket.h
395 @comment BSD
396 @deftypefun int bind (int @var{socket}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t @var{length})
397 The @code{bind} function assigns an address to the socket
398 @var{socket}.  The @var{addr} and @var{length} arguments specify the
399 address; the detailed format of the address depends on the namespace.
400 The first part of the address is always the format designator, which
401 specifies a namespace, and says that the address is in the format of
402 that namespace.
404 The return value is @code{0} on success and @code{-1} on failure.  The
405 following @code{errno} error conditions are defined for this function:
407 @table @code
408 @item EBADF
409 The @var{socket} argument is not a valid file descriptor.
411 @item ENOTSOCK
412 The descriptor @var{socket} is not a socket.
414 @item EADDRNOTAVAIL
415 The specified address is not available on this machine.
417 @item EADDRINUSE
418 Some other socket is already using the specified address.
420 @item EINVAL
421 The socket @var{socket} already has an address.
423 @item EACCES
424 You do not have permission to access the requested address.  (In the
425 Internet domain, only the super-user is allowed to specify a port number
426 in the range 0 through @code{IPPORT_RESERVED} minus one; see
427 @ref{Ports}.)
428 @end table
430 Additional conditions may be possible depending on the particular namespace
431 of the socket.
432 @end deftypefun
434 @node Reading Address
435 @subsection Reading the Address of a Socket
437 @pindex sys/socket.h
438 Use the function @code{getsockname} to examine the address of an
439 Internet socket.  The prototype for this function is in the header file
440 @file{sys/socket.h}.
442 @comment sys/socket.h
443 @comment BSD
444 @deftypefun int getsockname (int @var{socket}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t *@var{length-ptr})
445 The @code{getsockname} function returns information about the
446 address of the socket @var{socket} in the locations specified by the
447 @var{addr} and @var{length-ptr} arguments.  Note that the
448 @var{length-ptr} is a pointer; you should initialize it to be the
449 allocation size of @var{addr}, and on return it contains the actual
450 size of the address data.
452 The format of the address data depends on the socket namespace.  The
453 length of the information is usually fixed for a given namespace, so
454 normally you can know exactly how much space is needed and can provide
455 that much.  The usual practice is to allocate a place for the value
456 using the proper data type for the socket's namespace, then cast its
457 address to @code{struct sockaddr *} to pass it to @code{getsockname}.
459 The return value is @code{0} on success and @code{-1} on error.  The
460 following @code{errno} error conditions are defined for this function:
462 @table @code
463 @item EBADF
464 The @var{socket} argument is not a valid file descriptor.
466 @item ENOTSOCK
467 The descriptor @var{socket} is not a socket.
469 @item ENOBUFS
470 There are not enough internal buffers available for the operation.
471 @end table
472 @end deftypefun
474 You can't read the address of a socket in the file namespace.  This is
475 consistent with the rest of the system; in general, there's no way to
476 find a file's name from a descriptor for that file.
478 @node Interface Naming
479 @section Interface Naming
481 Each network interface has a name.  This usually consists of a few
482 letters that relate to the type of interface, which may be followed by a
483 number if there is more than one interface of that type.  Examples
484 might be @code{lo} (the loopback interface) and @code{eth0} (the first
485 Ethernet interface).
487 Although such names are convenient for humans, it would be clumsy to
488 have to use them whenever a program needs to refer to an interface.  In
489 such situations an interface is referred to by its @dfn{index}, which is
490 an arbitrarily-assigned small positive integer.
492 The following functions, constants and data types are declared in the
493 header file @file{net/if.h}.
495 @comment net/if.h
496 @deftypevr Constant size_t IFNAMSIZ
497 This constant defines the maximum buffer size needed to hold an
498 interface name, including its terminating zero byte.
499 @end deftypevr
501 @comment net/if.h
502 @comment IPv6 basic API
503 @deftypefun {unsigned int} if_nametoindex (const char *ifname)
504 This function yields the interface index corresponding to a particular
505 name.  If no interface exists with the name given, it returns 0.
506 @end deftypefun
508 @comment net/if.h
509 @comment IPv6 basic API
510 @deftypefun {char *} if_indextoname (unsigned int ifindex, char *ifname)
511 This function maps an interface index to its corresponding name.  The
512 returned name is placed in the buffer pointed to by @code{ifname}, which
513 must be at least @code{IFNAMSIZ} bytes in length.  If the index was
514 invalid, the function's return value is a null pointer, otherwise it is
515 @code{ifname}.
516 @end deftypefun
518 @comment net/if.h
519 @comment IPv6 basic API
520 @deftp {Data Type} {struct if_nameindex}
521 This data type is used to hold the information about a single
522 interface.  It has the following members:
524 @table @code
525 @item unsigned int if_index;
526 This is the interface index.
528 @item char *if_name
529 This is the null-terminated index name.
531 @end table
532 @end deftp
534 @comment net/if.h
535 @comment IPv6 basic API
536 @deftypefun {struct if_nameindex *} if_nameindex (void)
537 This function returns an array of @code{if_nameindex} structures, one
538 for every interface that is present.  The end of the list is indicated
539 by a structure with an interface of 0 and a null name pointer.  If an
540 error occurs, this function returns a null pointer.
542 The returned structure must be freed with @code{if_freenameindex} after
543 use.
544 @end deftypefun
546 @comment net/if.h
547 @comment IPv6 basic API
548 @deftypefun void if_freenameindex (struct if_nameindex *ptr)
549 This function frees the structure returned by an earlier call to
550 @code{if_nameindex}.
551 @end deftypefun
553 @node Local Namespace
554 @section The Local Namespace
555 @cindex local namespace, for sockets
557 This section describes the details of the local namespace, whose
558 symbolic name (required when you create a socket) is @code{PF_LOCAL}.
559 The local namespace is also known as ``Unix domain sockets''.  Another
560 name is file namespace since socket addresses are normally implemented
561 as file names.
563 @menu
564 * Concepts: Local Namespace Concepts. What you need to understand.
565 * Details: Local Namespace Details.   Address format, symbolic names, etc.
566 * Example: Local Socket Example.      Example of creating a socket.
567 @end menu
569 @node Local Namespace Concepts
570 @subsection Local Namespace Concepts
572 In the local namespace socket addresses are file names.  You can specify
573 any file name you want as the address of the socket, but you must have
574 write permission on the directory containing it.  In order to connect to
575 a socket you must have read permission for it.  It's common to put
576 these files in the @file{/tmp} directory.
578 One peculiarity of the local namespace is that the name is only used
579 when opening the connection; once open the address is not meaningful and
580 may not exist.
582 Another peculiarity is that you cannot connect to such a socket from
583 another machine--not even if the other machine shares the file system
584 which contains the name of the socket.  You can see the socket in a
585 directory listing, but connecting to it never succeeds.  Some programs
586 take advantage of this, such as by asking the client to send its own
587 process ID, and using the process IDs to distinguish between clients.
588 However, we recommend you not use this method in protocols you design,
589 as we might someday permit connections from other machines that mount
590 the same file systems.  Instead, send each new client an identifying
591 number if you want it to have one.
593 After you close a socket in the local namespace, you should delete the
594 file name from the file system.  Use @code{unlink} or @code{remove} to
595 do this; see @ref{Deleting Files}.
597 The local namespace supports just one protocol for any communication
598 style; it is protocol number @code{0}.
600 @node Local Namespace Details
601 @subsection Details of Local Namespace
603 @pindex sys/socket.h
604 To create a socket in the local namespace, use the constant
605 @code{PF_LOCAL} as the @var{namespace} argument to @code{socket} or
606 @code{socketpair}.  This constant is defined in @file{sys/socket.h}.
608 @comment sys/socket.h
609 @comment POSIX
610 @deftypevr Macro int PF_LOCAL
611 This designates the local namespace, in which socket addresses are local
612 names, and its associated family of protocols.  @code{PF_Local} is the
613 macro used by Posix.1g.
614 @end deftypevr
616 @comment sys/socket.h
617 @comment BSD
618 @deftypevr Macro int PF_UNIX
619 This is a synonym for @code{PF_LOCAL}, for compatibility's sake.
620 @end deftypevr
622 @comment sys/socket.h
623 @comment GNU
624 @deftypevr Macro int PF_FILE
625 This is a synonym for @code{PF_LOCAL}, for compatibility's sake.
626 @end deftypevr
628 The structure for specifying socket names in the local namespace is
629 defined in the header file @file{sys/un.h}:
630 @pindex sys/un.h
632 @comment sys/un.h
633 @comment BSD
634 @deftp {Data Type} {struct sockaddr_un}
635 This structure is used to specify local namespace socket addresses.  It has
636 the following members:
638 @table @code
639 @item short int sun_family
640 This identifies the address family or format of the socket address.
641 You should store the value @code{AF_LOCAL} to designate the local
642 namespace.  @xref{Socket Addresses}.
644 @item char sun_path[108]
645 This is the file name to use.
647 @strong{Incomplete:}  Why is 108 a magic number?  RMS suggests making
648 this a zero-length array and tweaking the following example to use
649 @code{alloca} to allocate an appropriate amount of storage based on
650 the length of the filename.
651 @end table
652 @end deftp
654 You should compute the @var{length} parameter for a socket address in
655 the local namespace as the sum of the size of the @code{sun_family}
656 component and the string length (@emph{not} the allocation size!) of
657 the file name string.  This can be done using the macro @code{SUN_LEN}:
659 @comment sys/un.h
660 @comment BSD
661 @deftypefn {Macro} int SUN_LEN (@emph{struct sockaddr_un *} @var{ptr})
662 The macro computes the length of socket address in the local namespace.
663 @end deftypefn
665 @node Local Socket Example
666 @subsection Example of Local-Namespace Sockets
668 Here is an example showing how to create and name a socket in the local
669 namespace.
671 @smallexample
672 @include mkfsock.c.texi
673 @end smallexample
675 @node Internet Namespace
676 @section The Internet Namespace
677 @cindex Internet namespace, for sockets
679 This section describes the details of the protocols and socket naming
680 conventions used in the Internet namespace.
682 Originally the Internet namespace used only IP version 4 (IPv4).  With
683 the growing number of hosts on the Internet, a new protocol with a
684 larger address space was necessary: IP version 6 (IPv6).  IPv6
685 introduces 128-bit addresses (IPv4 has 32-bit addresses) and other
686 features, and will eventually replace IPv4.
688 To create a socket in the IPv4 Internet namespace, use the symbolic name
689 @code{PF_INET} of this namespace as the @var{namespace} argument to
690 @code{socket} or @code{socketpair}.  For IPv6 addresses you need the
691 macro @code{PF_INET6}. These macros are defined in @file{sys/socket.h}.
692 @pindex sys/socket.h
694 @comment sys/socket.h
695 @comment BSD
696 @deftypevr Macro int PF_INET
697 This designates the IPv4 Internet namespace and associated family of
698 protocols.
699 @end deftypevr
701 @comment sys/socket.h
702 @comment X/Open
703 @deftypevr Macro int PF_INET6
704 This designates the IPv6 Internet namespace and associated family of
705 protocols.
706 @end deftypevr
708 A socket address for the Internet namespace includes the following components:
710 @itemize @bullet
711 @item
712 The address of the machine you want to connect to.  Internet addresses
713 can be specified in several ways; these are discussed in @ref{Internet
714 Address Formats}, @ref{Host Addresses} and @ref{Host Names}.
716 @item
717 A port number for that machine.  @xref{Ports}.
718 @end itemize
720 You must ensure that the address and port number are represented in a
721 canonical format called @dfn{network byte order}.  @xref{Byte Order},
722 for information about this.
724 @menu
725 * Internet Address Formats::    How socket addresses are specified in the
726                                  Internet namespace.
727 * Host Addresses::              All about host addresses of Internet host.
728 * Protocols Database::          Referring to protocols by name.
729 * Ports::                       Internet port numbers.
730 * Services Database::           Ports may have symbolic names.
731 * Byte Order::                  Different hosts may use different byte
732                                  ordering conventions; you need to
733                                  canonicalize host address and port number.
734 * Inet Example::                Putting it all together.
735 @end menu
737 @node Internet Address Formats
738 @subsection Internet Socket Address Formats
740 In the Internet namespace, for both IPv4 (@code{AF_INET}) and IPv6
741 (@code{AF_INET6}), a socket address consists of a host address
742 and a port on that host.  In addition, the protocol you choose serves
743 effectively as a part of the address because local port numbers are
744 meaningful only within a particular protocol.
746 The data types for representing socket addresses in the Internet namespace
747 are defined in the header file @file{netinet/in.h}.
748 @pindex netinet/in.h
750 @comment netinet/in.h
751 @comment BSD
752 @deftp {Data Type} {struct sockaddr_in}
753 This is the data type used to represent socket addresses in the
754 Internet namespace.  It has the following members:
756 @table @code
757 @item sa_family_t sin_family
758 This identifies the address family or format of the socket address.
759 You should store the value @code{AF_INET} in this member.
760 @xref{Socket Addresses}.
762 @item struct in_addr sin_addr
763 This is the Internet address of the host machine.  @xref{Host
764 Addresses}, and @ref{Host Names}, for how to get a value to store
765 here.
767 @item unsigned short int sin_port
768 This is the port number.  @xref{Ports}.
769 @end table
770 @end deftp
772 When you call @code{bind} or @code{getsockname}, you should specify
773 @code{sizeof (struct sockaddr_in)} as the @var{length} parameter if
774 you are using an IPv4 Internet namespace socket address.
776 @deftp {Data Type} {struct sockaddr_in6}
777 This is the data type used to represent socket addresses in the IPv6
778 namespace.  It has the following members:
780 @table @code
781 @item sa_family_t sin6_family
782 This identifies the address family or format of the socket address.
783 You should store the value of @code{AF_INET6} in this member.
784 @xref{Socket Addresses}.
786 @item struct in6_addr sin6_addr
787 This is the IPv6 address of the host machine.  @xref{Host
788 Addresses}, and @ref{Host Names}, for how to get a value to store
789 here.
791 @item uint32_t sin6_flowinfo
792 This is a currently unimplemented field.
794 @item uint16_t sin6_port
795 This is the port number.  @xref{Ports}.
797 @end table
798 @end deftp
800 @node Host Addresses
801 @subsection Host Addresses
803 Each computer on the Internet has one or more @dfn{Internet addresses},
804 numbers which identify that computer among all those on the Internet.
805 Users typically write IPv4 numeric host addresses as sequences of four
806 numbers, separated by periods, as in @samp{128.52.46.32}, and IPv6
807 numeric host addresses as sequences of up to eight numbers separated by
808 colons, as in @samp{5f03:1200:836f:c100::1}.
810 Each computer also has one or more @dfn{host names}, which are strings
811 of words separated by periods, as in @samp{mescaline.gnu.org}.
813 Programs that let the user specify a host typically accept both numeric
814 addresses and host names.  To open a connection a program needs a
815 numeric address, and so must convert a host name to the numeric address
816 it stands for.
818 @menu
819 * Abstract Host Addresses::     What a host number consists of.
820 * Data type: Host Address Data Type.    Data type for a host number.
821 * Functions: Host Address Functions.    Functions to operate on them.
822 * Names: Host Names.            Translating host names to host numbers.
823 @end menu
825 @node Abstract Host Addresses
826 @subsubsection Internet Host Addresses
827 @cindex host address, Internet
828 @cindex Internet host address
830 @ifinfo
831 Each computer on the Internet has one or more Internet addresses,
832 numbers which identify that computer among all those on the Internet.
833 @end ifinfo
835 @cindex network number
836 @cindex local network address number
837 An IPv4 Internet host address is a number containing four bytes of data.
838 Historically these are divided into two parts, a @dfn{network number} and a
839 @dfn{local network address number} within that network.  In the
840 mid-1990s classless addresses were introduced which changed this
841 behaviour.  Since some functions implicitly expect the old definitions,
842 we first describe the class-based network and will then describe
843 classless addresses.  IPv6 uses only classless addresses and therefore
844 the following paragraphs don't apply.
846 The class-based IPv4 network number consists of the first one, two or
847 three bytes; the rest of the bytes are the local address.
849 IPv4 network numbers are registered with the Network Information Center
850 (NIC), and are divided into three classes---A, B and C.  The local
851 network address numbers of individual machines are registered with the
852 administrator of the particular network.
854 Class A networks have single-byte numbers in the range 0 to 127.  There
855 are only a small number of Class A networks, but they can each support a
856 very large number of hosts.  Medium-sized Class B networks have two-byte
857 network numbers, with the first byte in the range 128 to 191.  Class C
858 networks are the smallest; they have three-byte network numbers, with
859 the first byte in the range 192-255.  Thus, the first 1, 2, or 3 bytes
860 of an Internet address specify a network.  The remaining bytes of the
861 Internet address specify the address within that network.
863 The Class A network 0 is reserved for broadcast to all networks.  In
864 addition, the host number 0 within each network is reserved for broadcast
865 to all hosts in that network.  These uses are obsolete now but for
866 compatibility reasons you shouldn't use network 0 and host number 0.
868 The Class A network 127 is reserved for loopback; you can always use
869 the Internet address @samp{127.0.0.1} to refer to the host machine.
871 Since a single machine can be a member of multiple networks, it can
872 have multiple Internet host addresses.  However, there is never
873 supposed to be more than one machine with the same host address.
875 @c !!! this section could document the IN_CLASS* macros in <netinet/in.h>.
876 @c No, it shouldn't since they're obsolete.
878 @cindex standard dot notation, for Internet addresses
879 @cindex dot notation, for Internet addresses
880 There are four forms of the @dfn{standard numbers-and-dots notation}
881 for Internet addresses:
883 @table @code
884 @item @var{a}.@var{b}.@var{c}.@var{d}
885 This specifies all four bytes of the address individually and is the
886 commonly used representation.
888 @item @var{a}.@var{b}.@var{c}
889 The last part of the address, @var{c}, is interpreted as a 2-byte quantity.
890 This is useful for specifying host addresses in a Class B network with
891 network address number @code{@var{a}.@var{b}}.
893 @item @var{a}.@var{b}
894 The last part of the address, @var{b}, is interpreted as a 3-byte quantity.
895 This is useful for specifying host addresses in a Class A network with
896 network address number @var{a}.
898 @item @var{a}
899 If only one part is given, this corresponds directly to the host address
900 number.
901 @end table
903 Within each part of the address, the usual C conventions for specifying
904 the radix apply.  In other words, a leading @samp{0x} or @samp{0X} implies
905 hexadecimal radix; a leading @samp{0} implies octal; and otherwise decimal
906 radix is assumed.
908 @subsubheading Classless Addresses
910 IPv4 addresses (and IPv6 addresses also) are now considered classless;
911 the distinction between classes A, B and C can be ignored.  Instead an
912 IPv4 host address consists of a 32-bit address and a 32-bit mask.  The
913 mask contains set bits for the network part and cleared bits for the
914 host part.  The network part is contiguous from the left, with the
915 remaining bits representing the host.  As a consequence, the netmask can
916 simply be specified as the number of set bits.  Classes A, B and C are
917 just special cases of this general rule.  For example, class A addresses
918 have a netmask of @samp{255.0.0.0} or a prefix length of 8.
920 Classless IPv4 network addresses are written in numbers-and-dots
921 notation with the prefix length appended and a slash as separator.  For
922 example the class A network 10 is written as @samp{10.0.0.0/8}.
924 @subsubheading IPv6 Addresses
926 IPv6 addresses contain 128 bits (IPv4 has 32 bits) of data.  A host
927 address is usually written as eight 16-bit hexadecimal numbers that are
928 separated by colons.  Two colons are used to abbreviate strings of
929 consecutive zeros.  For example, the IPv6 loopback address
930 @samp{0:0:0:0:0:0:0:1} can just be written as @samp{::1}.
932 @node Host Address Data Type
933 @subsubsection Host Address Data Type
935 IPv4 Internet host addresses are represented in some contexts as integers
936 (type @code{uint32_t}).  In other contexts, the integer is
937 packaged inside a structure of type @code{struct in_addr}.  It would
938 be better if the usage were made consistent, but it is not hard to extract
939 the integer from the structure or put the integer into a structure.
941 You will find older code that uses @code{unsigned long int} for
942 IPv4 Internet host addresses instead of @code{uint32_t} or @code{struct
943 in_addr}.  Historically @code{unsigned long int} was a 32-bit number but
944 with 64-bit machines this has changed.  Using @code{unsigned long int}
945 might break the code if it is used on machines where this type doesn't
946 have 32 bits.  @code{uint32_t} is specified by Unix98 and guaranteed to have
947 32 bits.
949 IPv6 Internet host addresses have 128 bits and are packaged inside a
950 structure of type @code{struct in6_addr}.
952 The following basic definitions for Internet addresses are declared in
953 the header file @file{netinet/in.h}:
954 @pindex netinet/in.h
956 @comment netinet/in.h
957 @comment BSD
958 @deftp {Data Type} {struct in_addr}
959 This data type is used in certain contexts to contain an IPv4 Internet
960 host address.  It has just one field, named @code{s_addr}, which records
961 the host address number as an @code{uint32_t}.
962 @end deftp
964 @comment netinet/in.h
965 @comment BSD
966 @deftypevr Macro {uint32_t} INADDR_LOOPBACK
967 You can use this constant to stand for ``the address of this machine,''
968 instead of finding its actual address.  It is the IPv4 Internet address
969 @samp{127.0.0.1}, which is usually called @samp{localhost}.  This
970 special constant saves you the trouble of looking up the address of your
971 own machine.  Also, the system usually implements @code{INADDR_LOOPBACK}
972 specially, avoiding any network traffic for the case of one machine
973 talking to itself.
974 @end deftypevr
976 @comment netinet/in.h
977 @comment BSD
978 @deftypevr Macro {uint32_t} INADDR_ANY
979 You can use this constant to stand for ``any incoming address'' when
980 binding to an address.  @xref{Setting Address}.  This is the usual
981 address to give in the @code{sin_addr} member of @w{@code{struct
982 sockaddr_in}} when you want to accept Internet connections.
983 @end deftypevr
985 @comment netinet/in.h
986 @comment BSD
987 @deftypevr Macro {uint32_t} INADDR_BROADCAST
988 This constant is the address you use to send a broadcast message.
989 @c !!! broadcast needs further documented
990 @end deftypevr
992 @comment netinet/in.h
993 @comment BSD
994 @deftypevr Macro {uint32_t} INADDR_NONE
995 This constant is returned by some functions to indicate an error.
996 @end deftypevr
998 @comment netinet/in.h
999 @comment IPv6 basic API
1000 @deftp {Data Type} {struct in6_addr}
1001 This data type is used to store an IPv6 address.  It stores 128 bits of
1002 data, which can be accessed (via a union) in a variety of ways.
1003 @end deftp
1005 @comment netinet/in.h
1006 @comment IPv6 basic API
1007 @deftypevr Constant {struct in6_addr} in6addr_loopback
1008 This constant is the IPv6 address @samp{::1}, the loopback address.  See
1009 above for a description of what this means.  The macro
1010 @code{IN6ADDR_LOOPBACK_INIT} is provided to allow you to initialize your
1011 own variables to this value.
1012 @end deftypevr
1014 @comment netinet/in.h
1015 @comment IPv6 basic API
1016 @deftypevr Constant {struct in6_addr} in6addr_any
1017 This constant is the IPv6 address @samp{::}, the unspecified address.  See
1018 above for a description of what this means.  The macro
1019 @code{IN6ADDR_ANY_INIT} is provided to allow you to initialize your
1020 own variables to this value.
1021 @end deftypevr
1023 @node Host Address Functions
1024 @subsubsection Host Address Functions
1026 @pindex arpa/inet.h
1027 @noindent
1028 These additional functions for manipulating Internet addresses are
1029 declared in the header file @file{arpa/inet.h}.  They represent Internet
1030 addresses in network byte order, and network numbers and
1031 local-address-within-network numbers in host byte order.  @xref{Byte
1032 Order}, for an explanation of network and host byte order.
1034 @comment arpa/inet.h
1035 @comment BSD
1036 @deftypefun int inet_aton (const char *@var{name}, struct in_addr *@var{addr})
1037 This function converts the IPv4 Internet host address @var{name}
1038 from the standard numbers-and-dots notation into binary data and stores
1039 it in the @code{struct in_addr} that @var{addr} points to.
1040 @code{inet_aton} returns nonzero if the address is valid, zero if not.
1041 @end deftypefun
1043 @comment arpa/inet.h
1044 @comment BSD
1045 @deftypefun {uint32_t} inet_addr (const char *@var{name})
1046 This function converts the IPv4 Internet host address @var{name} from the
1047 standard numbers-and-dots notation into binary data.  If the input is
1048 not valid, @code{inet_addr} returns @code{INADDR_NONE}.  This is an
1049 obsolete interface to @code{inet_aton}, described immediately above. It
1050 is obsolete because @code{INADDR_NONE} is a valid address
1051 (255.255.255.255), and @code{inet_aton} provides a cleaner way to
1052 indicate error return.
1053 @end deftypefun
1055 @comment arpa/inet.h
1056 @comment BSD
1057 @deftypefun {uint32_t} inet_network (const char *@var{name})
1058 This function extracts the network number from the address @var{name},
1059 given in the standard numbers-and-dots notation. The returned address is
1060 in host order. If the input is not valid, @code{inet_network} returns
1061 @code{-1}.
1063 The function works only with traditional IPv4 class A, B and C network
1064 types.  It doesn't work with classless addresses and shouldn't be used
1065 anymore.
1066 @end deftypefun
1068 @comment arpa/inet.h
1069 @comment BSD
1070 @deftypefun {char *} inet_ntoa (struct in_addr @var{addr})
1071 This function converts the IPv4 Internet host address @var{addr} to a
1072 string in the standard numbers-and-dots notation.  The return value is
1073 a pointer into a statically-allocated buffer.  Subsequent calls will
1074 overwrite the same buffer, so you should copy the string if you need
1075 to save it.
1077 In multi-threaded programs each thread has an own statically-allocated
1078 buffer.  But still subsequent calls of @code{inet_ntoa} in the same
1079 thread will overwrite the result of the last call.
1081 Instead of @code{inet_ntoa} the newer function @code{inet_ntop} which is
1082 described below should be used since it handles both IPv4 and IPv6
1083 addresses.
1084 @end deftypefun
1086 @comment arpa/inet.h
1087 @comment BSD
1088 @deftypefun {struct in_addr} inet_makeaddr (uint32_t @var{net}, uint32_t @var{local})
1089 This function makes an IPv4 Internet host address by combining the network
1090 number @var{net} with the local-address-within-network number
1091 @var{local}.
1092 @end deftypefun
1094 @comment arpa/inet.h
1095 @comment BSD
1096 @deftypefun uint32_t inet_lnaof (struct in_addr @var{addr})
1097 This function returns the local-address-within-network part of the
1098 Internet host address @var{addr}.
1100 The function works only with traditional IPv4 class A, B and C network
1101 types.  It doesn't work with classless addresses and shouldn't be used
1102 anymore.
1103 @end deftypefun
1105 @comment arpa/inet.h
1106 @comment BSD
1107 @deftypefun uint32_t inet_netof (struct in_addr @var{addr})
1108 This function returns the network number part of the Internet host
1109 address @var{addr}.
1111 The function works only with traditional IPv4 class A, B and C network
1112 types.  It doesn't work with classless addresses and shouldn't be used
1113 anymore.
1114 @end deftypefun
1116 @comment arpa/inet.h
1117 @comment IPv6 basic API
1118 @deftypefun int inet_pton (int @var{af}, const char *@var{cp}, void *@var{buf})
1119 This function converts an Internet address (either IPv4 or IPv6) from
1120 presentation (textual) to network (binary) format.  @var{af} should be
1121 either @code{AF_INET} or @code{AF_INET6}, as appropriate for the type of
1122 address being converted.  @var{cp} is a pointer to the input string, and
1123 @var{buf} is a pointer to a buffer for the result.  It is the caller's
1124 responsibility to make sure the buffer is large enough.
1125 @end deftypefun
1127 @comment arpa/inet.h
1128 @comment IPv6 basic API
1129 @deftypefun {const char *} inet_ntop (int @var{af}, const void *@var{cp}, char *@var{buf}, size_t @var{len})
1130 This function converts an Internet address (either IPv4 or IPv6) from
1131 network (binary) to presentation (textual) form.  @var{af} should be
1132 either @code{AF_INET} or @code{AF_INET6}, as appropriate.  @var{cp} is a
1133 pointer to the address to be converted.  @var{buf} should be a pointer
1134 to a buffer to hold the result, and @var{len} is the length of this
1135 buffer.  The return value from the function will be this buffer address.
1136 @end deftypefun
1138 @node Host Names
1139 @subsubsection Host Names
1140 @cindex hosts database
1141 @cindex converting host name to address
1142 @cindex converting host address to name
1144 Besides the standard numbers-and-dots notation for Internet addresses,
1145 you can also refer to a host by a symbolic name.  The advantage of a
1146 symbolic name is that it is usually easier to remember.  For example,
1147 the machine with Internet address @samp{158.121.106.19} is also known as
1148 @samp{alpha.gnu.org}; and other machines in the @samp{gnu.org}
1149 domain can refer to it simply as @samp{alpha}.
1151 @pindex /etc/hosts
1152 @pindex netdb.h
1153 Internally, the system uses a database to keep track of the mapping
1154 between host names and host numbers.  This database is usually either
1155 the file @file{/etc/hosts} or an equivalent provided by a name server.
1156 The functions and other symbols for accessing this database are declared
1157 in @file{netdb.h}.  They are BSD features, defined unconditionally if
1158 you include @file{netdb.h}.
1160 @comment netdb.h
1161 @comment BSD
1162 @deftp {Data Type} {struct hostent}
1163 This data type is used to represent an entry in the hosts database.  It
1164 has the following members:
1166 @table @code
1167 @item char *h_name
1168 This is the ``official'' name of the host.
1170 @item char **h_aliases
1171 These are alternative names for the host, represented as a null-terminated
1172 vector of strings.
1174 @item int h_addrtype
1175 This is the host address type; in practice, its value is always either
1176 @code{AF_INET} or @code{AF_INET6}, with the latter being used for IPv6
1177 hosts.  In principle other kinds of addresses could be represented in
1178 the database as well as Internet addresses; if this were done, you
1179 might find a value in this field other than @code{AF_INET} or
1180 @code{AF_INET6}.  @xref{Socket Addresses}.
1182 @item int h_length
1183 This is the length, in bytes, of each address.
1185 @item char **h_addr_list
1186 This is the vector of addresses for the host.  (Recall that the host
1187 might be connected to multiple networks and have different addresses on
1188 each one.)  The vector is terminated by a null pointer.
1190 @item char *h_addr
1191 This is a synonym for @code{h_addr_list[0]}; in other words, it is the
1192 first host address.
1193 @end table
1194 @end deftp
1196 As far as the host database is concerned, each address is just a block
1197 of memory @code{h_length} bytes long.  But in other contexts there is an
1198 implicit assumption that you can convert IPv4 addresses to a
1199 @code{struct in_addr} or an @code{uint32_t}.  Host addresses in
1200 a @code{struct hostent} structure are always given in network byte
1201 order; see @ref{Byte Order}.
1203 You can use @code{gethostbyname}, @code{gethostbyname2} or
1204 @code{gethostbyaddr} to search the hosts database for information about
1205 a particular host.  The information is returned in a
1206 statically-allocated structure; you must copy the information if you
1207 need to save it across calls.  You can also use @code{getaddrinfo} and
1208 @code{getnameinfo} to obtain this information.
1210 @comment netdb.h
1211 @comment BSD
1212 @deftypefun {struct hostent *} gethostbyname (const char *@var{name})
1213 The @code{gethostbyname} function returns information about the host
1214 named @var{name}.  If the lookup fails, it returns a null pointer.
1215 @end deftypefun
1217 @comment netdb.h
1218 @comment IPv6 Basic API
1219 @deftypefun {struct hostent *} gethostbyname2 (const char *@var{name}, int @var{af})
1220 The @code{gethostbyname2} function is like @code{gethostbyname}, but
1221 allows the caller to specify the desired address family (e.g.@:
1222 @code{AF_INET} or @code{AF_INET6}) of the result.
1223 @end deftypefun
1225 @comment netdb.h
1226 @comment BSD
1227 @deftypefun {struct hostent *} gethostbyaddr (const char *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{format})
1228 The @code{gethostbyaddr} function returns information about the host
1229 with Internet address @var{addr}.  The parameter @var{addr} is not
1230 really a pointer to char - it can be a pointer to an IPv4 or an IPv6
1231 address. The @var{length} argument is the size (in bytes) of the address
1232 at @var{addr}.  @var{format} specifies the address format; for an IPv4
1233 Internet address, specify a value of @code{AF_INET}; for an IPv6
1234 Internet address, use @code{AF_INET6}.
1236 If the lookup fails, @code{gethostbyaddr} returns a null pointer.
1237 @end deftypefun
1239 @vindex h_errno
1240 If the name lookup by @code{gethostbyname} or @code{gethostbyaddr}
1241 fails, you can find out the reason by looking at the value of the
1242 variable @code{h_errno}.  (It would be cleaner design for these
1243 functions to set @code{errno}, but use of @code{h_errno} is compatible
1244 with other systems.)
1246 Here are the error codes that you may find in @code{h_errno}:
1248 @table @code
1249 @comment netdb.h
1250 @comment BSD
1251 @item HOST_NOT_FOUND
1252 @vindex HOST_NOT_FOUND
1253 No such host is known in the database.
1255 @comment netdb.h
1256 @comment BSD
1257 @item TRY_AGAIN
1258 @vindex TRY_AGAIN
1259 This condition happens when the name server could not be contacted.  If
1260 you try again later, you may succeed then.
1262 @comment netdb.h
1263 @comment BSD
1264 @item NO_RECOVERY
1265 @vindex NO_RECOVERY
1266 A non-recoverable error occurred.
1268 @comment netdb.h
1269 @comment BSD
1270 @item NO_ADDRESS
1271 @vindex NO_ADDRESS
1272 The host database contains an entry for the name, but it doesn't have an
1273 associated Internet address.
1274 @end table
1276 The lookup functions above all have one in common: they are not
1277 reentrant and therefore unusable in multi-threaded applications.
1278 Therefore provides the GNU C library a new set of functions which can be
1279 used in this context.
1281 @comment netdb.h
1282 @comment GNU
1283 @deftypefun int gethostbyname_r (const char *restrict @var{name}, struct hostent *restrict @var{result_buf}, char *restrict @var{buf}, size_t @var{buflen}, struct hostent **restrict @var{result}, int *restrict @var{h_errnop})
1284 The @code{gethostbyname_r} function returns information about the host
1285 named @var{name}.  The caller must pass a pointer to an object of type
1286 @code{struct hostent} in the @var{result_buf} parameter.  In addition
1287 the function may need extra buffer space and the caller must pass an
1288 pointer and the size of the buffer in the @var{buf} and @var{buflen}
1289 parameters.
1291 A pointer to the buffer, in which the result is stored, is available in
1292 @code{*@var{result}} after the function call successfully returned.  If
1293 an error occurs or if no entry is found, the pointer @code{*@var{result}}
1294 is a null pointer.  Success is signalled by a zero return value.  If the
1295 function failed the return value is an error number.  In addition to the
1296 errors defined for @code{gethostbyname} it can also be @code{ERANGE}.
1297 In this case the call should be repeated with a larger buffer.
1298 Additional error information is not stored in the global variable
1299 @code{h_errno} but instead in the object pointed to by @var{h_errnop}.
1301 Here's a small example:
1302 @smallexample
1303 struct hostent *
1304 gethostname (char *host)
1306   struct hostent hostbuf, *hp;
1307   size_t hstbuflen;
1308   char *tmphstbuf;
1309   int res;
1310   int herr;
1312   hstbuflen = 1024;
1313   /* Allocate buffer, remember to free it to avoid a memory leakage.  */
1314   tmphstbuf = malloc (hstbuflen);
1316   while ((res = gethostbyname_r (host, &hostbuf, tmphstbuf, hstbuflen,
1317                                  &hp, &herr)) == ERANGE)
1318     @{
1319       /* Enlarge the buffer.  */
1320       hstbuflen *= 2;
1321       tmphstbuf = realloc (tmphstbuf, hstbuflen);
1322     @}
1323   /*  Check for errors.  */
1324   if (res || hp == NULL)
1325     return NULL;
1326   return hp;
1328 @end smallexample
1329 @end deftypefun
1331 @comment netdb.h
1332 @comment GNU
1333 @deftypefun int gethostbyname2_r (const char *@var{name}, int @var{af}, struct hostent *restrict @var{result_buf}, char *restrict @var{buf}, size_t @var{buflen}, struct hostent **restrict @var{result}, int *restrict @var{h_errnop})
1334 The @code{gethostbyname2_r} function is like @code{gethostbyname_r}, but
1335 allows the caller to specify the desired address family (e.g.@:
1336 @code{AF_INET} or @code{AF_INET6}) for the result.
1337 @end deftypefun
1339 @comment netdb.h
1340 @comment GNU
1341 @deftypefun int gethostbyaddr_r (const char *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{format}, struct hostent *restrict @var{result_buf}, char *restrict @var{buf}, size_t @var{buflen}, struct hostent **restrict @var{result}, int *restrict @var{h_errnop})
1342 The @code{gethostbyaddr_r} function returns information about the host
1343 with Internet address @var{addr}.  The parameter @var{addr} is not
1344 really a pointer to char - it can be a pointer to an IPv4 or an IPv6
1345 address. The @var{length} argument is the size (in bytes) of the address
1346 at @var{addr}.  @var{format} specifies the address format; for an IPv4
1347 Internet address, specify a value of @code{AF_INET}; for an IPv6
1348 Internet address, use @code{AF_INET6}.
1350 Similar to the @code{gethostbyname_r} function, the caller must provide
1351 buffers for the result and memory used internally.  In case of success
1352 the function returns zero.  Otherwise the value is an error number where
1353 @code{ERANGE} has the special meaning that the caller-provided buffer is
1354 too small.
1355 @end deftypefun
1357 You can also scan the entire hosts database one entry at a time using
1358 @code{sethostent}, @code{gethostent} and @code{endhostent}.  Be careful
1359 when using these functions because they are not reentrant.
1361 @comment netdb.h
1362 @comment BSD
1363 @deftypefun void sethostent (int @var{stayopen})
1364 This function opens the hosts database to begin scanning it.  You can
1365 then call @code{gethostent} to read the entries.
1367 @c There was a rumor that this flag has different meaning if using the DNS,
1368 @c but it appears this description is accurate in that case also.
1369 If the @var{stayopen} argument is nonzero, this sets a flag so that
1370 subsequent calls to @code{gethostbyname} or @code{gethostbyaddr} will
1371 not close the database (as they usually would).  This makes for more
1372 efficiency if you call those functions several times, by avoiding
1373 reopening the database for each call.
1374 @end deftypefun
1376 @comment netdb.h
1377 @comment BSD
1378 @deftypefun {struct hostent *} gethostent (void)
1379 This function returns the next entry in the hosts database.  It
1380 returns a null pointer if there are no more entries.
1381 @end deftypefun
1383 @comment netdb.h
1384 @comment BSD
1385 @deftypefun void endhostent (void)
1386 This function closes the hosts database.
1387 @end deftypefun
1389 @node Ports
1390 @subsection Internet Ports
1391 @cindex port number
1393 A socket address in the Internet namespace consists of a machine's
1394 Internet address plus a @dfn{port number} which distinguishes the
1395 sockets on a given machine (for a given protocol).  Port numbers range
1396 from 0 to 65,535.
1398 Port numbers less than @code{IPPORT_RESERVED} are reserved for standard
1399 servers, such as @code{finger} and @code{telnet}.  There is a database
1400 that keeps track of these, and you can use the @code{getservbyname}
1401 function to map a service name onto a port number; see @ref{Services
1402 Database}.
1404 If you write a server that is not one of the standard ones defined in
1405 the database, you must choose a port number for it.  Use a number
1406 greater than @code{IPPORT_USERRESERVED}; such numbers are reserved for
1407 servers and won't ever be generated automatically by the system.
1408 Avoiding conflicts with servers being run by other users is up to you.
1410 When you use a socket without specifying its address, the system
1411 generates a port number for it.  This number is between
1412 @code{IPPORT_RESERVED} and @code{IPPORT_USERRESERVED}.
1414 On the Internet, it is actually legitimate to have two different
1415 sockets with the same port number, as long as they never both try to
1416 communicate with the same socket address (host address plus port
1417 number).  You shouldn't duplicate a port number except in special
1418 circumstances where a higher-level protocol requires it.  Normally,
1419 the system won't let you do it; @code{bind} normally insists on
1420 distinct port numbers.  To reuse a port number, you must set the
1421 socket option @code{SO_REUSEADDR}.  @xref{Socket-Level Options}.
1423 @pindex netinet/in.h
1424 These macros are defined in the header file @file{netinet/in.h}.
1426 @comment netinet/in.h
1427 @comment BSD
1428 @deftypevr Macro int IPPORT_RESERVED
1429 Port numbers less than @code{IPPORT_RESERVED} are reserved for
1430 superuser use.
1431 @end deftypevr
1433 @comment netinet/in.h
1434 @comment BSD
1435 @deftypevr Macro int IPPORT_USERRESERVED
1436 Port numbers greater than or equal to @code{IPPORT_USERRESERVED} are
1437 reserved for explicit use; they will never be allocated automatically.
1438 @end deftypevr
1440 @node Services Database
1441 @subsection The Services Database
1442 @cindex services database
1443 @cindex converting service name to port number
1444 @cindex converting port number to service name
1446 @pindex /etc/services
1447 The database that keeps track of ``well-known'' services is usually
1448 either the file @file{/etc/services} or an equivalent from a name server.
1449 You can use these utilities, declared in @file{netdb.h}, to access
1450 the services database.
1451 @pindex netdb.h
1453 @comment netdb.h
1454 @comment BSD
1455 @deftp {Data Type} {struct servent}
1456 This data type holds information about entries from the services database.
1457 It has the following members:
1459 @table @code
1460 @item char *s_name
1461 This is the ``official'' name of the service.
1463 @item char **s_aliases
1464 These are alternate names for the service, represented as an array of
1465 strings.  A null pointer terminates the array.
1467 @item int s_port
1468 This is the port number for the service.  Port numbers are given in
1469 network byte order; see @ref{Byte Order}.
1471 @item char *s_proto
1472 This is the name of the protocol to use with this service.
1473 @xref{Protocols Database}.
1474 @end table
1475 @end deftp
1477 To get information about a particular service, use the
1478 @code{getservbyname} or @code{getservbyport} functions.  The information
1479 is returned in a statically-allocated structure; you must copy the
1480 information if you need to save it across calls.
1482 @comment netdb.h
1483 @comment BSD
1484 @deftypefun {struct servent *} getservbyname (const char *@var{name}, const char *@var{proto})
1485 The @code{getservbyname} function returns information about the
1486 service named @var{name} using protocol @var{proto}.  If it can't find
1487 such a service, it returns a null pointer.
1489 This function is useful for servers as well as for clients; servers
1490 use it to determine which port they should listen on (@pxref{Listening}).
1491 @end deftypefun
1493 @comment netdb.h
1494 @comment BSD
1495 @deftypefun {struct servent *} getservbyport (int @var{port}, const char *@var{proto})
1496 The @code{getservbyport} function returns information about the
1497 service at port @var{port} using protocol @var{proto}.  If it can't
1498 find such a service, it returns a null pointer.
1499 @end deftypefun
1501 @noindent
1502 You can also scan the services database using @code{setservent},
1503 @code{getservent} and @code{endservent}.  Be careful when using these
1504 functions because they are not reentrant.
1506 @comment netdb.h
1507 @comment BSD
1508 @deftypefun void setservent (int @var{stayopen})
1509 This function opens the services database to begin scanning it.
1511 If the @var{stayopen} argument is nonzero, this sets a flag so that
1512 subsequent calls to @code{getservbyname} or @code{getservbyport} will
1513 not close the database (as they usually would).  This makes for more
1514 efficiency if you call those functions several times, by avoiding
1515 reopening the database for each call.
1516 @end deftypefun
1518 @comment netdb.h
1519 @comment BSD
1520 @deftypefun {struct servent *} getservent (void)
1521 This function returns the next entry in the services database.  If
1522 there are no more entries, it returns a null pointer.
1523 @end deftypefun
1525 @comment netdb.h
1526 @comment BSD
1527 @deftypefun void endservent (void)
1528 This function closes the services database.
1529 @end deftypefun
1531 @node Byte Order
1532 @subsection Byte Order Conversion
1533 @cindex byte order conversion, for socket
1534 @cindex converting byte order
1536 @cindex big-endian
1537 @cindex little-endian
1538 Different kinds of computers use different conventions for the
1539 ordering of bytes within a word.  Some computers put the most
1540 significant byte within a word first (this is called ``big-endian''
1541 order), and others put it last (``little-endian'' order).
1543 @cindex network byte order
1544 So that machines with different byte order conventions can
1545 communicate, the Internet protocols specify a canonical byte order
1546 convention for data transmitted over the network.  This is known
1547 as @dfn{network byte order}.
1549 When establishing an Internet socket connection, you must make sure that
1550 the data in the @code{sin_port} and @code{sin_addr} members of the
1551 @code{sockaddr_in} structure are represented in network byte order.
1552 If you are encoding integer data in the messages sent through the
1553 socket, you should convert this to network byte order too.  If you don't
1554 do this, your program may fail when running on or talking to other kinds
1555 of machines.
1557 If you use @code{getservbyname} and @code{gethostbyname} or
1558 @code{inet_addr} to get the port number and host address, the values are
1559 already in network byte order, and you can copy them directly into
1560 the @code{sockaddr_in} structure.
1562 Otherwise, you have to convert the values explicitly.  Use @code{htons}
1563 and @code{ntohs} to convert values for the @code{sin_port} member.  Use
1564 @code{htonl} and @code{ntohl} to convert IPv4 addresses for the
1565 @code{sin_addr} member.  (Remember, @code{struct in_addr} is equivalent
1566 to @code{uint32_t}.)  These functions are declared in
1567 @file{netinet/in.h}.
1568 @pindex netinet/in.h
1570 @comment netinet/in.h
1571 @comment BSD
1572 @deftypefun {uint16_t} htons (uint16_t @var{hostshort})
1573 This function converts the @code{uint16_t} integer @var{hostshort} from
1574 host byte order to network byte order.
1575 @end deftypefun
1577 @comment netinet/in.h
1578 @comment BSD
1579 @deftypefun {uint16_t} ntohs (uint16_t @var{netshort})
1580 This function converts the @code{uint16_t} integer @var{netshort} from
1581 network byte order to host byte order.
1582 @end deftypefun
1584 @comment netinet/in.h
1585 @comment BSD
1586 @deftypefun {uint32_t} htonl (uint32_t @var{hostlong})
1587 This function converts the @code{uint32_t} integer @var{hostlong} from
1588 host byte order to network byte order.
1590 This is used for IPv4 Internet addresses.
1591 @end deftypefun
1593 @comment netinet/in.h
1594 @comment BSD
1595 @deftypefun {uint32_t} ntohl (uint32_t @var{netlong})
1596 This function converts the @code{uint32_t} integer @var{netlong} from
1597 network byte order to host byte order.
1599 This is used for IPv4 Internet addresses.
1600 @end deftypefun
1602 @node Protocols Database
1603 @subsection Protocols Database
1604 @cindex protocols database
1606 The communications protocol used with a socket controls low-level
1607 details of how data are exchanged.  For example, the protocol implements
1608 things like checksums to detect errors in transmissions, and routing
1609 instructions for messages.  Normal user programs have little reason to
1610 mess with these details directly.
1612 @cindex TCP (Internet protocol)
1613 The default communications protocol for the Internet namespace depends on
1614 the communication style.  For stream communication, the default is TCP
1615 (``transmission control protocol'').  For datagram communication, the
1616 default is UDP (``user datagram protocol'').  For reliable datagram
1617 communication, the default is RDP (``reliable datagram protocol'').
1618 You should nearly always use the default.
1620 @pindex /etc/protocols
1621 Internet protocols are generally specified by a name instead of a
1622 number.  The network protocols that a host knows about are stored in a
1623 database.  This is usually either derived from the file
1624 @file{/etc/protocols}, or it may be an equivalent provided by a name
1625 server.  You look up the protocol number associated with a named
1626 protocol in the database using the @code{getprotobyname} function.
1628 Here are detailed descriptions of the utilities for accessing the
1629 protocols database.  These are declared in @file{netdb.h}.
1630 @pindex netdb.h
1632 @comment netdb.h
1633 @comment BSD
1634 @deftp {Data Type} {struct protoent}
1635 This data type is used to represent entries in the network protocols
1636 database.  It has the following members:
1638 @table @code
1639 @item char *p_name
1640 This is the official name of the protocol.
1642 @item char **p_aliases
1643 These are alternate names for the protocol, specified as an array of
1644 strings.  The last element of the array is a null pointer.
1646 @item int p_proto
1647 This is the protocol number (in host byte order); use this member as the
1648 @var{protocol} argument to @code{socket}.
1649 @end table
1650 @end deftp
1652 You can use @code{getprotobyname} and @code{getprotobynumber} to search
1653 the protocols database for a specific protocol.  The information is
1654 returned in a statically-allocated structure; you must copy the
1655 information if you need to save it across calls.
1657 @comment netdb.h
1658 @comment BSD
1659 @deftypefun {struct protoent *} getprotobyname (const char *@var{name})
1660 The @code{getprotobyname} function returns information about the
1661 network protocol named @var{name}.  If there is no such protocol, it
1662 returns a null pointer.
1663 @end deftypefun
1665 @comment netdb.h
1666 @comment BSD
1667 @deftypefun {struct protoent *} getprotobynumber (int @var{protocol})
1668 The @code{getprotobynumber} function returns information about the
1669 network protocol with number @var{protocol}.  If there is no such
1670 protocol, it returns a null pointer.
1671 @end deftypefun
1673 You can also scan the whole protocols database one protocol at a time by
1674 using @code{setprotoent}, @code{getprotoent} and @code{endprotoent}.
1675 Be careful when using these functions because they are not reentrant.
1677 @comment netdb.h
1678 @comment BSD
1679 @deftypefun void setprotoent (int @var{stayopen})
1680 This function opens the protocols database to begin scanning it.
1682 If the @var{stayopen} argument is nonzero, this sets a flag so that
1683 subsequent calls to @code{getprotobyname} or @code{getprotobynumber} will
1684 not close the database (as they usually would).  This makes for more
1685 efficiency if you call those functions several times, by avoiding
1686 reopening the database for each call.
1687 @end deftypefun
1689 @comment netdb.h
1690 @comment BSD
1691 @deftypefun {struct protoent *} getprotoent (void)
1692 This function returns the next entry in the protocols database.  It
1693 returns a null pointer if there are no more entries.
1694 @end deftypefun
1696 @comment netdb.h
1697 @comment BSD
1698 @deftypefun void endprotoent (void)
1699 This function closes the protocols database.
1700 @end deftypefun
1702 @node Inet Example
1703 @subsection Internet Socket Example
1705 Here is an example showing how to create and name a socket in the
1706 Internet namespace.  The newly created socket exists on the machine that
1707 the program is running on.  Rather than finding and using the machine's
1708 Internet address, this example specifies @code{INADDR_ANY} as the host
1709 address; the system replaces that with the machine's actual address.
1711 @smallexample
1712 @include mkisock.c.texi
1713 @end smallexample
1715 Here is another example, showing how you can fill in a @code{sockaddr_in}
1716 structure, given a host name string and a port number:
1718 @smallexample
1719 @include isockad.c.texi
1720 @end smallexample
1722 @node Misc Namespaces
1723 @section Other Namespaces
1725 @vindex PF_NS
1726 @vindex PF_ISO
1727 @vindex PF_CCITT
1728 @vindex PF_IMPLINK
1729 @vindex PF_ROUTE
1730 Certain other namespaces and associated protocol families are supported
1731 but not documented yet because they are not often used.  @code{PF_NS}
1732 refers to the Xerox Network Software protocols.  @code{PF_ISO} stands
1733 for Open Systems Interconnect.  @code{PF_CCITT} refers to protocols from
1734 CCITT.  @file{socket.h} defines these symbols and others naming protocols
1735 not actually implemented.
1737 @code{PF_IMPLINK} is used for communicating between hosts and Internet
1738 Message Processors.  For information on this and @code{PF_ROUTE}, an
1739 occasionally-used local area routing protocol, see the GNU Hurd Manual
1740 (to appear in the future).
1742 @node Open/Close Sockets
1743 @section Opening and Closing Sockets
1745 This section describes the actual library functions for opening and
1746 closing sockets.  The same functions work for all namespaces and
1747 connection styles.
1749 @menu
1750 * Creating a Socket::           How to open a socket.
1751 * Closing a Socket::            How to close a socket.
1752 * Socket Pairs::                These are created like pipes.
1753 @end menu
1755 @node Creating a Socket
1756 @subsection Creating a Socket
1757 @cindex creating a socket
1758 @cindex socket, creating
1759 @cindex opening a socket
1761 The primitive for creating a socket is the @code{socket} function,
1762 declared in @file{sys/socket.h}.
1763 @pindex sys/socket.h
1765 @comment sys/socket.h
1766 @comment BSD
1767 @deftypefun int socket (int @var{namespace}, int @var{style}, int @var{protocol})
1768 This function creates a socket and specifies communication style
1769 @var{style}, which should be one of the socket styles listed in
1770 @ref{Communication Styles}.  The @var{namespace} argument specifies
1771 the namespace; it must be @code{PF_LOCAL} (@pxref{Local Namespace}) or
1772 @code{PF_INET} (@pxref{Internet Namespace}).  @var{protocol}
1773 designates the specific protocol (@pxref{Socket Concepts}); zero is
1774 usually right for @var{protocol}.
1776 The return value from @code{socket} is the file descriptor for the new
1777 socket, or @code{-1} in case of error.  The following @code{errno} error
1778 conditions are defined for this function:
1780 @table @code
1781 @item EPROTONOSUPPORT
1782 The @var{protocol} or @var{style} is not supported by the
1783 @var{namespace} specified.
1785 @item EMFILE
1786 The process already has too many file descriptors open.
1788 @item ENFILE
1789 The system already has too many file descriptors open.
1791 @item EACCESS
1792 The process does not have the privilege to create a socket of the specified
1793 @var{style} or @var{protocol}.
1795 @item ENOBUFS
1796 The system ran out of internal buffer space.
1797 @end table
1799 The file descriptor returned by the @code{socket} function supports both
1800 read and write operations.  However, like pipes, sockets do not support file
1801 positioning operations.
1802 @end deftypefun
1804 For examples of how to call the @code{socket} function,
1805 see @ref{Local Socket Example}, or @ref{Inet Example}.
1808 @node Closing a Socket
1809 @subsection Closing a Socket
1810 @cindex socket, closing
1811 @cindex closing a socket
1812 @cindex shutting down a socket
1813 @cindex socket shutdown
1815 When you have finished using a socket, you can simply close its
1816 file descriptor with @code{close}; see @ref{Opening and Closing Files}.
1817 If there is still data waiting to be transmitted over the connection,
1818 normally @code{close} tries to complete this transmission.  You
1819 can control this behavior using the @code{SO_LINGER} socket option to
1820 specify a timeout period; see @ref{Socket Options}.
1822 @pindex sys/socket.h
1823 You can also shut down only reception or transmission on a
1824 connection by calling @code{shutdown}, which is declared in
1825 @file{sys/socket.h}.
1827 @comment sys/socket.h
1828 @comment BSD
1829 @deftypefun int shutdown (int @var{socket}, int @var{how})
1830 The @code{shutdown} function shuts down the connection of socket
1831 @var{socket}.  The argument @var{how} specifies what action to
1832 perform:
1834 @table @code
1835 @item 0
1836 Stop receiving data for this socket.  If further data arrives,
1837 reject it.
1839 @item 1
1840 Stop trying to transmit data from this socket.  Discard any data
1841 waiting to be sent.  Stop looking for acknowledgement of data already
1842 sent; don't retransmit it if it is lost.
1844 @item 2
1845 Stop both reception and transmission.
1846 @end table
1848 The return value is @code{0} on success and @code{-1} on failure.  The
1849 following @code{errno} error conditions are defined for this function:
1851 @table @code
1852 @item EBADF
1853 @var{socket} is not a valid file descriptor.
1855 @item ENOTSOCK
1856 @var{socket} is not a socket.
1858 @item ENOTCONN
1859 @var{socket} is not connected.
1860 @end table
1861 @end deftypefun
1863 @node Socket Pairs
1864 @subsection Socket Pairs
1865 @cindex creating a socket pair
1866 @cindex socket pair
1867 @cindex opening a socket pair
1869 @pindex sys/socket.h
1870 A @dfn{socket pair} consists of a pair of connected (but unnamed)
1871 sockets.  It is very similar to a pipe and is used in much the same
1872 way.  Socket pairs are created with the @code{socketpair} function,
1873 declared in @file{sys/socket.h}.  A socket pair is much like a pipe; the
1874 main difference is that the socket pair is bidirectional, whereas the
1875 pipe has one input-only end and one output-only end (@pxref{Pipes and
1876 FIFOs}).
1878 @comment sys/socket.h
1879 @comment BSD
1880 @deftypefun int socketpair (int @var{namespace}, int @var{style}, int @var{protocol}, int @var{filedes}@t{[2]})
1881 This function creates a socket pair, returning the file descriptors in
1882 @code{@var{filedes}[0]} and @code{@var{filedes}[1]}.  The socket pair
1883 is a full-duplex communications channel, so that both reading and writing
1884 may be performed at either end.
1886 The @var{namespace}, @var{style} and @var{protocol} arguments are
1887 interpreted as for the @code{socket} function.  @var{style} should be
1888 one of the communication styles listed in @ref{Communication Styles}.
1889 The @var{namespace} argument specifies the namespace, which must be
1890 @code{AF_LOCAL} (@pxref{Local Namespace}); @var{protocol} specifies the
1891 communications protocol, but zero is the only meaningful value.
1893 If @var{style} specifies a connectionless communication style, then
1894 the two sockets you get are not @emph{connected}, strictly speaking,
1895 but each of them knows the other as the default destination address,
1896 so they can send packets to each other.
1898 The @code{socketpair} function returns @code{0} on success and @code{-1}
1899 on failure.  The following @code{errno} error conditions are defined
1900 for this function:
1902 @table @code
1903 @item EMFILE
1904 The process has too many file descriptors open.
1906 @item EAFNOSUPPORT
1907 The specified namespace is not supported.
1909 @item EPROTONOSUPPORT
1910 The specified protocol is not supported.
1912 @item EOPNOTSUPP
1913 The specified protocol does not support the creation of socket pairs.
1914 @end table
1915 @end deftypefun
1917 @node Connections
1918 @section Using Sockets with Connections
1920 @cindex connection
1921 @cindex client
1922 @cindex server
1923 The most common communication styles involve making a connection to a
1924 particular other socket, and then exchanging data with that socket
1925 over and over.  Making a connection is asymmetric; one side (the
1926 @dfn{client}) acts to request a connection, while the other side (the
1927 @dfn{server}) makes a socket and waits for the connection request.
1929 @iftex
1930 @itemize @bullet
1931 @item
1932 @ref{Connecting}, describes what the client program must do to
1933 initiate a connection with a server.
1935 @item
1936 @ref{Listening} and @ref{Accepting Connections} describe what the
1937 server program must do to wait for and act upon connection requests
1938 from clients.
1940 @item
1941 @ref{Transferring Data}, describes how data are transferred through the
1942 connected socket.
1943 @end itemize
1944 @end iftex
1946 @menu
1947 * Connecting::               What the client program must do.
1948 * Listening::                How a server program waits for requests.
1949 * Accepting Connections::    What the server does when it gets a request.
1950 * Who is Connected::         Getting the address of the
1951                                 other side of a connection.
1952 * Transferring Data::        How to send and receive data.
1953 * Byte Stream Example::      An example program: a client for communicating
1954                               over a byte stream socket in the Internet namespace.
1955 * Server Example::           A corresponding server program.
1956 * Out-of-Band Data::         This is an advanced feature.
1957 @end menu
1959 @node Connecting
1960 @subsection Making a Connection
1961 @cindex connecting a socket
1962 @cindex socket, connecting
1963 @cindex socket, initiating a connection
1964 @cindex socket, client actions
1966 In making a connection, the client makes a connection while the server
1967 waits for and accepts the connection.  Here we discuss what the client
1968 program must do with the @code{connect} function, which is declared in
1969 @file{sys/socket.h}.
1971 @comment sys/socket.h
1972 @comment BSD
1973 @deftypefun int connect (int @var{socket}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t @var{length})
1974 The @code{connect} function initiates a connection from the socket
1975 with file descriptor @var{socket} to the socket whose address is
1976 specified by the @var{addr} and @var{length} arguments.  (This socket
1977 is typically on another machine, and it must be already set up as a
1978 server.)  @xref{Socket Addresses}, for information about how these
1979 arguments are interpreted.
1981 Normally, @code{connect} waits until the server responds to the request
1982 before it returns.  You can set nonblocking mode on the socket
1983 @var{socket} to make @code{connect} return immediately without waiting
1984 for the response.  @xref{File Status Flags}, for information about
1985 nonblocking mode.
1986 @c !!! how do you tell when it has finished connecting?  I suspect the
1987 @c way you do it is select for writing.
1989 The normal return value from @code{connect} is @code{0}.  If an error
1990 occurs, @code{connect} returns @code{-1}.  The following @code{errno}
1991 error conditions are defined for this function:
1993 @table @code
1994 @item EBADF
1995 The socket @var{socket} is not a valid file descriptor.
1997 @item ENOTSOCK
1998 File descriptor @var{socket} is not a socket.
2000 @item EADDRNOTAVAIL
2001 The specified address is not available on the remote machine.
2003 @item EAFNOSUPPORT
2004 The namespace of the @var{addr} is not supported by this socket.
2006 @item EISCONN
2007 The socket @var{socket} is already connected.
2009 @item ETIMEDOUT
2010 The attempt to establish the connection timed out.
2012 @item ECONNREFUSED
2013 The server has actively refused to establish the connection.
2015 @item ENETUNREACH
2016 The network of the given @var{addr} isn't reachable from this host.
2018 @item EADDRINUSE
2019 The socket address of the given @var{addr} is already in use.
2021 @item EINPROGRESS
2022 The socket @var{socket} is non-blocking and the connection could not be
2023 established immediately.  You can determine when the connection is
2024 completely established with @code{select}; @pxref{Waiting for I/O}.
2025 Another @code{connect} call on the same socket, before the connection is
2026 completely established, will fail with @code{EALREADY}.
2028 @item EALREADY
2029 The socket @var{socket} is non-blocking and already has a pending
2030 connection in progress (see @code{EINPROGRESS} above).
2031 @end table
2033 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2034 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2035 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2036 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2037 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2038 @end deftypefun
2040 @node Listening
2041 @subsection Listening for Connections
2042 @cindex listening (sockets)
2043 @cindex sockets, server actions
2044 @cindex sockets, listening
2046 Now let us consider what the server process must do to accept
2047 connections on a socket.  First it must use the @code{listen} function
2048 to enable connection requests on the socket, and then accept each
2049 incoming connection with a call to @code{accept} (@pxref{Accepting
2050 Connections}).  Once connection requests are enabled on a server socket,
2051 the @code{select} function reports when the socket has a connection
2052 ready to be accepted (@pxref{Waiting for I/O}).
2054 The @code{listen} function is not allowed for sockets using
2055 connectionless communication styles.
2057 You can write a network server that does not even start running until a
2058 connection to it is requested.  @xref{Inetd Servers}.
2060 In the Internet namespace, there are no special protection mechanisms
2061 for controlling access to a port; any process on any machine
2062 can make a connection to your server.  If you want to restrict access to
2063 your server, make it examine the addresses associated with connection
2064 requests or implement some other handshaking or identification
2065 protocol.
2067 In the local namespace, the ordinary file protection bits control who has
2068 access to connect to the socket.
2070 @comment sys/socket.h
2071 @comment BSD
2072 @deftypefun int listen (int @var{socket}, unsigned int @var{n})
2073 The @code{listen} function enables the socket @var{socket} to accept
2074 connections, thus making it a server socket.
2076 The argument @var{n} specifies the length of the queue for pending
2077 connections.  When the queue fills, new clients attempting to connect
2078 fail with @code{ECONNREFUSED} until the server calls @code{accept} to
2079 accept a connection from the queue.
2081 The @code{listen} function returns @code{0} on success and @code{-1}
2082 on failure.  The following @code{errno} error conditions are defined
2083 for this function:
2085 @table @code
2086 @item EBADF
2087 The argument @var{socket} is not a valid file descriptor.
2089 @item ENOTSOCK
2090 The argument @var{socket} is not a socket.
2092 @item EOPNOTSUPP
2093 The socket @var{socket} does not support this operation.
2094 @end table
2095 @end deftypefun
2097 @node Accepting Connections
2098 @subsection Accepting Connections
2099 @cindex sockets, accepting connections
2100 @cindex accepting connections
2102 When a server receives a connection request, it can complete the
2103 connection by accepting the request.  Use the function @code{accept}
2104 to do this.
2106 A socket that has been established as a server can accept connection
2107 requests from multiple clients.  The server's original socket
2108 @emph{does not become part of the connection}; instead, @code{accept}
2109 makes a new socket which participates in the connection.
2110 @code{accept} returns the descriptor for this socket.  The server's
2111 original socket remains available for listening for further connection
2112 requests.
2114 The number of pending connection requests on a server socket is finite.
2115 If connection requests arrive from clients faster than the server can
2116 act upon them, the queue can fill up and additional requests are refused
2117 with an @code{ECONNREFUSED} error.  You can specify the maximum length of
2118 this queue as an argument to the @code{listen} function, although the
2119 system may also impose its own internal limit on the length of this
2120 queue.
2122 @comment sys/socket.h
2123 @comment BSD
2124 @deftypefun int accept (int @var{socket}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t *@var{length_ptr})
2125 This function is used to accept a connection request on the server
2126 socket @var{socket}.
2128 The @code{accept} function waits if there are no connections pending,
2129 unless the socket @var{socket} has nonblocking mode set.  (You can use
2130 @code{select} to wait for a pending connection, with a nonblocking
2131 socket.)  @xref{File Status Flags}, for information about nonblocking
2132 mode.
2134 The @var{addr} and @var{length-ptr} arguments are used to return
2135 information about the name of the client socket that initiated the
2136 connection.  @xref{Socket Addresses}, for information about the format
2137 of the information.
2139 Accepting a connection does not make @var{socket} part of the
2140 connection.  Instead, it creates a new socket which becomes
2141 connected.  The normal return value of @code{accept} is the file
2142 descriptor for the new socket.
2144 After @code{accept}, the original socket @var{socket} remains open and
2145 unconnected, and continues listening until you close it.  You can
2146 accept further connections with @var{socket} by calling @code{accept}
2147 again.
2149 If an error occurs, @code{accept} returns @code{-1}.  The following
2150 @code{errno} error conditions are defined for this function:
2152 @table @code
2153 @item EBADF
2154 The @var{socket} argument is not a valid file descriptor.
2156 @item ENOTSOCK
2157 The descriptor @var{socket} argument is not a socket.
2159 @item EOPNOTSUPP
2160 The descriptor @var{socket} does not support this operation.
2162 @item EWOULDBLOCK
2163 @var{socket} has nonblocking mode set, and there are no pending
2164 connections immediately available.
2165 @end table
2167 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2168 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2169 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2170 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2171 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2172 @end deftypefun
2174 The @code{accept} function is not allowed for sockets using
2175 connectionless communication styles.
2177 @node Who is Connected
2178 @subsection Who is Connected to Me?
2180 @comment sys/socket.h
2181 @comment BSD
2182 @deftypefun int getpeername (int @var{socket}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t *@var{length-ptr})
2183 The @code{getpeername} function returns the address of the socket that
2184 @var{socket} is connected to; it stores the address in the memory space
2185 specified by @var{addr} and @var{length-ptr}.  It stores the length of
2186 the address in @code{*@var{length-ptr}}.
2188 @xref{Socket Addresses}, for information about the format of the
2189 address.  In some operating systems, @code{getpeername} works only for
2190 sockets in the Internet domain.
2192 The return value is @code{0} on success and @code{-1} on error.  The
2193 following @code{errno} error conditions are defined for this function:
2195 @table @code
2196 @item EBADF
2197 The argument @var{socket} is not a valid file descriptor.
2199 @item ENOTSOCK
2200 The descriptor @var{socket} is not a socket.
2202 @item ENOTCONN
2203 The socket @var{socket} is not connected.
2205 @item ENOBUFS
2206 There are not enough internal buffers available.
2207 @end table
2208 @end deftypefun
2211 @node Transferring Data
2212 @subsection Transferring Data
2213 @cindex reading from a socket
2214 @cindex writing to a socket
2216 Once a socket has been connected to a peer, you can use the ordinary
2217 @code{read} and @code{write} operations (@pxref{I/O Primitives}) to
2218 transfer data.  A socket is a two-way communications channel, so read
2219 and write operations can be performed at either end.
2221 There are also some I/O modes that are specific to socket operations.
2222 In order to specify these modes, you must use the @code{recv} and
2223 @code{send} functions instead of the more generic @code{read} and
2224 @code{write} functions.  The @code{recv} and @code{send} functions take
2225 an additional argument which you can use to specify various flags to
2226 control special I/O modes.  For example, you can specify the
2227 @code{MSG_OOB} flag to read or write out-of-band data, the
2228 @code{MSG_PEEK} flag to peek at input, or the @code{MSG_DONTROUTE} flag
2229 to control inclusion of routing information on output.
2231 @menu
2232 * Sending Data::                Sending data with @code{send}.
2233 * Receiving Data::              Reading data with @code{recv}.
2234 * Socket Data Options::         Using @code{send} and @code{recv}.
2235 @end menu
2237 @node Sending Data
2238 @subsubsection Sending Data
2240 @pindex sys/socket.h
2241 The @code{send} function is declared in the header file
2242 @file{sys/socket.h}.  If your @var{flags} argument is zero, you can just
2243 as well use @code{write} instead of @code{send}; see @ref{I/O
2244 Primitives}.  If the socket was connected but the connection has broken,
2245 you get a @code{SIGPIPE} signal for any use of @code{send} or
2246 @code{write} (@pxref{Miscellaneous Signals}).
2248 @comment sys/socket.h
2249 @comment BSD
2250 @deftypefun int send (int @var{socket}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, int @var{flags})
2251 The @code{send} function is like @code{write}, but with the additional
2252 flags @var{flags}.  The possible values of @var{flags} are described
2253 in @ref{Socket Data Options}.
2255 This function returns the number of bytes transmitted, or @code{-1} on
2256 failure.  If the socket is nonblocking, then @code{send} (like
2257 @code{write}) can return after sending just part of the data.
2258 @xref{File Status Flags}, for information about nonblocking mode.
2260 Note, however, that a successful return value merely indicates that
2261 the message has been sent without error, not necessarily that it has
2262 been received without error.
2264 The following @code{errno} error conditions are defined for this function:
2266 @table @code
2267 @item EBADF
2268 The @var{socket} argument is not a valid file descriptor.
2270 @item EINTR
2271 The operation was interrupted by a signal before any data was sent.
2272 @xref{Interrupted Primitives}.
2274 @item ENOTSOCK
2275 The descriptor @var{socket} is not a socket.
2277 @item EMSGSIZE
2278 The socket type requires that the message be sent atomically, but the
2279 message is too large for this to be possible.
2281 @item EWOULDBLOCK
2282 Nonblocking mode has been set on the socket, and the write operation
2283 would block.  (Normally @code{send} blocks until the operation can be
2284 completed.)
2286 @item ENOBUFS
2287 There is not enough internal buffer space available.
2289 @item ENOTCONN
2290 You never connected this socket.
2292 @item EPIPE
2293 This socket was connected but the connection is now broken.  In this
2294 case, @code{send} generates a @code{SIGPIPE} signal first; if that
2295 signal is ignored or blocked, or if its handler returns, then
2296 @code{send} fails with @code{EPIPE}.
2297 @end table
2299 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2300 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2301 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2302 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2303 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2304 @end deftypefun
2306 @node Receiving Data
2307 @subsubsection Receiving Data
2309 @pindex sys/socket.h
2310 The @code{recv} function is declared in the header file
2311 @file{sys/socket.h}.  If your @var{flags} argument is zero, you can
2312 just as well use @code{read} instead of @code{recv}; see @ref{I/O
2313 Primitives}.
2315 @comment sys/socket.h
2316 @comment BSD
2317 @deftypefun int recv (int @var{socket}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, int @var{flags})
2318 The @code{recv} function is like @code{read}, but with the additional
2319 flags @var{flags}.  The possible values of @var{flags} are described
2320 in @ref{Socket Data Options}.
2322 If nonblocking mode is set for @var{socket}, and no data are available to
2323 be read, @code{recv} fails immediately rather than waiting.  @xref{File
2324 Status Flags}, for information about nonblocking mode.
2326 This function returns the number of bytes received, or @code{-1} on failure.
2327 The following @code{errno} error conditions are defined for this function:
2329 @table @code
2330 @item EBADF
2331 The @var{socket} argument is not a valid file descriptor.
2333 @item ENOTSOCK
2334 The descriptor @var{socket} is not a socket.
2336 @item EWOULDBLOCK
2337 Nonblocking mode has been set on the socket, and the read operation
2338 would block.  (Normally, @code{recv} blocks until there is input
2339 available to be read.)
2341 @item EINTR
2342 The operation was interrupted by a signal before any data was read.
2343 @xref{Interrupted Primitives}.
2345 @item ENOTCONN
2346 You never connected this socket.
2347 @end table
2349 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2350 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2351 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2352 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2353 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2354 @end deftypefun
2356 @node Socket Data Options
2357 @subsubsection Socket Data Options
2359 @pindex sys/socket.h
2360 The @var{flags} argument to @code{send} and @code{recv} is a bit
2361 mask.  You can bitwise-OR the values of the following macros together
2362 to obtain a value for this argument.  All are defined in the header
2363 file @file{sys/socket.h}.
2365 @comment sys/socket.h
2366 @comment BSD
2367 @deftypevr Macro int MSG_OOB
2368 Send or receive out-of-band data.  @xref{Out-of-Band Data}.
2369 @end deftypevr
2371 @comment sys/socket.h
2372 @comment BSD
2373 @deftypevr Macro int MSG_PEEK
2374 Look at the data but don't remove it from the input queue.  This is
2375 only meaningful with input functions such as @code{recv}, not with
2376 @code{send}.
2377 @end deftypevr
2379 @comment sys/socket.h
2380 @comment BSD
2381 @deftypevr Macro int MSG_DONTROUTE
2382 Don't include routing information in the message.  This is only
2383 meaningful with output operations, and is usually only of interest for
2384 diagnostic or routing programs.  We don't try to explain it here.
2385 @end deftypevr
2387 @node Byte Stream Example
2388 @subsection Byte Stream Socket Example
2390 Here is an example client program that makes a connection for a byte
2391 stream socket in the Internet namespace.  It doesn't do anything
2392 particularly interesting once it has connected to the server; it just
2393 sends a text string to the server and exits.
2395 This program uses @code{init_sockaddr} to set up the socket address; see
2396 @ref{Inet Example}.
2398 @smallexample
2399 @include inetcli.c.texi
2400 @end smallexample
2402 @node Server Example
2403 @subsection Byte Stream Connection Server Example
2405 The server end is much more complicated.  Since we want to allow
2406 multiple clients to be connected to the server at the same time, it
2407 would be incorrect to wait for input from a single client by simply
2408 calling @code{read} or @code{recv}.  Instead, the right thing to do is
2409 to use @code{select} (@pxref{Waiting for I/O}) to wait for input on
2410 all of the open sockets.  This also allows the server to deal with
2411 additional connection requests.
2413 This particular server doesn't do anything interesting once it has
2414 gotten a message from a client.  It does close the socket for that
2415 client when it detects an end-of-file condition (resulting from the
2416 client shutting down its end of the connection).
2418 This program uses @code{make_socket} to set up the socket address; see
2419 @ref{Inet Example}.
2421 @smallexample
2422 @include inetsrv.c.texi
2423 @end smallexample
2425 @node Out-of-Band Data
2426 @subsection Out-of-Band Data
2428 @cindex out-of-band data
2429 @cindex high-priority data
2430 Streams with connections permit @dfn{out-of-band} data that is
2431 delivered with higher priority than ordinary data.  Typically the
2432 reason for sending out-of-band data is to send notice of an
2433 exceptional condition.  To send out-of-band data use
2434 @code{send}, specifying the flag @code{MSG_OOB} (@pxref{Sending
2435 Data}).
2437 Out-of-band data are received with higher priority because the
2438 receiving process need not read it in sequence; to read the next
2439 available out-of-band data, use @code{recv} with the @code{MSG_OOB}
2440 flag (@pxref{Receiving Data}).  Ordinary read operations do not read
2441 out-of-band data; they read only ordinary data.
2443 @cindex urgent socket condition
2444 When a socket finds that out-of-band data are on their way, it sends a
2445 @code{SIGURG} signal to the owner process or process group of the
2446 socket.  You can specify the owner using the @code{F_SETOWN} command
2447 to the @code{fcntl} function; see @ref{Interrupt Input}.  You must
2448 also establish a handler for this signal, as described in @ref{Signal
2449 Handling}, in order to take appropriate action such as reading the
2450 out-of-band data.
2452 Alternatively, you can test for pending out-of-band data, or wait
2453 until there is out-of-band data, using the @code{select} function; it
2454 can wait for an exceptional condition on the socket.  @xref{Waiting
2455 for I/O}, for more information about @code{select}.
2457 Notification of out-of-band data (whether with @code{SIGURG} or with
2458 @code{select}) indicates that out-of-band data are on the way; the data
2459 may not actually arrive until later.  If you try to read the
2460 out-of-band data before it arrives, @code{recv} fails with an
2461 @code{EWOULDBLOCK} error.
2463 Sending out-of-band data automatically places a ``mark'' in the stream
2464 of ordinary data, showing where in the sequence the out-of-band data
2465 ``would have been''.  This is useful when the meaning of out-of-band
2466 data is ``cancel everything sent so far''.  Here is how you can test,
2467 in the receiving process, whether any ordinary data was sent before
2468 the mark:
2470 @smallexample
2471 success = ioctl (socket, SIOCATMARK, &atmark);
2472 @end smallexample
2474 The @code{integer} variable @var{atmark} is set to a nonzero value if
2475 the socket's read pointer has reached the ``mark''.
2477 @c Posix  1.g specifies sockatmark for this ioctl.  sockatmark is not
2478 @c implemented yet.
2480 Here's a function to discard any ordinary data preceding the
2481 out-of-band mark:
2483 @smallexample
2485 discard_until_mark (int socket)
2487   while (1)
2488     @{
2489       /* @r{This is not an arbitrary limit; any size will do.}  */
2490       char buffer[1024];
2491       int atmark, success;
2493       /* @r{If we have reached the mark, return.}  */
2494       success = ioctl (socket, SIOCATMARK, &atmark);
2495       if (success < 0)
2496         perror ("ioctl");
2497       if (result)
2498         return;
2500       /* @r{Otherwise, read a bunch of ordinary data and discard it.}
2501          @r{This is guaranteed not to read past the mark}
2502          @r{if it starts before the mark.}  */
2503       success = read (socket, buffer, sizeof buffer);
2504       if (success < 0)
2505         perror ("read");
2506     @}
2508 @end smallexample
2510 If you don't want to discard the ordinary data preceding the mark, you
2511 may need to read some of it anyway, to make room in internal system
2512 buffers for the out-of-band data.  If you try to read out-of-band data
2513 and get an @code{EWOULDBLOCK} error, try reading some ordinary data
2514 (saving it so that you can use it when you want it) and see if that
2515 makes room.  Here is an example:
2517 @smallexample
2518 struct buffer
2520   char *buf;
2521   int size;
2522   struct buffer *next;
2525 /* @r{Read the out-of-band data from SOCKET and return it}
2526    @r{as a `struct buffer', which records the address of the data}
2527    @r{and its size.}
2529    @r{It may be necessary to read some ordinary data}
2530    @r{in order to make room for the out-of-band data.}
2531    @r{If so, the ordinary data are saved as a chain of buffers}
2532    @r{found in the `next' field of the value.}  */
2534 struct buffer *
2535 read_oob (int socket)
2537   struct buffer *tail = 0;
2538   struct buffer *list = 0;
2540   while (1)
2541     @{
2542       /* @r{This is an arbitrary limit.}
2543          @r{Does anyone know how to do this without a limit?}  */
2544 #define BUF_SZ 1024
2545       char *buf = (char *) xmalloc (BUF_SZ);
2546       int success;
2547       int atmark;
2549       /* @r{Try again to read the out-of-band data.}  */
2550       success = recv (socket, buf, BUF_SZ, MSG_OOB);
2551       if (success >= 0)
2552         @{
2553           /* @r{We got it, so return it.}  */
2554           struct buffer *link
2555             = (struct buffer *) xmalloc (sizeof (struct buffer));
2556           link->buf = buf;
2557           link->size = success;
2558           link->next = list;
2559           return link;
2560         @}
2562       /* @r{If we fail, see if we are at the mark.}  */
2563       success = ioctl (socket, SIOCATMARK, &atmark);
2564       if (success < 0)
2565         perror ("ioctl");
2566       if (atmark)
2567         @{
2568           /* @r{At the mark; skipping past more ordinary data cannot help.}
2569              @r{So just wait a while.}  */
2570           sleep (1);
2571           continue;
2572         @}
2574       /* @r{Otherwise, read a bunch of ordinary data and save it.}
2575          @r{This is guaranteed not to read past the mark}
2576          @r{if it starts before the mark.}  */
2577       success = read (socket, buf, BUF_SZ);
2578       if (success < 0)
2579         perror ("read");
2581       /* @r{Save this data in the buffer list.}  */
2582       @{
2583         struct buffer *link
2584           = (struct buffer *) xmalloc (sizeof (struct buffer));
2585         link->buf = buf;
2586         link->size = success;
2588         /* @r{Add the new link to the end of the list.}  */
2589         if (tail)
2590           tail->next = link;
2591         else
2592           list = link;
2593         tail = link;
2594       @}
2595     @}
2597 @end smallexample
2599 @node Datagrams
2600 @section Datagram Socket Operations
2602 @cindex datagram socket
2603 This section describes how to use communication styles that don't use
2604 connections (styles @code{SOCK_DGRAM} and @code{SOCK_RDM}).  Using
2605 these styles, you group data into packets and each packet is an
2606 independent communication.  You specify the destination for each
2607 packet individually.
2609 Datagram packets are like letters: you send each one independently
2610 with its own destination address, and they may arrive in the wrong
2611 order or not at all.
2613 The @code{listen} and @code{accept} functions are not allowed for
2614 sockets using connectionless communication styles.
2616 @menu
2617 * Sending Datagrams::    Sending packets on a datagram socket.
2618 * Receiving Datagrams::  Receiving packets on a datagram socket.
2619 * Datagram Example::     An example program: packets sent over a
2620                            datagram socket in the local namespace.
2621 * Example Receiver::     Another program, that receives those packets.
2622 @end menu
2624 @node Sending Datagrams
2625 @subsection Sending Datagrams
2626 @cindex sending a datagram
2627 @cindex transmitting datagrams
2628 @cindex datagrams, transmitting
2630 @pindex sys/socket.h
2631 The normal way of sending data on a datagram socket is by using the
2632 @code{sendto} function, declared in @file{sys/socket.h}.
2634 You can call @code{connect} on a datagram socket, but this only
2635 specifies a default destination for further data transmission on the
2636 socket.  When a socket has a default destination you can use
2637 @code{send} (@pxref{Sending Data}) or even @code{write} (@pxref{I/O
2638 Primitives}) to send a packet there.  You can cancel the default
2639 destination by calling @code{connect} using an address format of
2640 @code{AF_UNSPEC} in the @var{addr} argument.  @xref{Connecting}, for
2641 more information about the @code{connect} function.
2643 @comment sys/socket.h
2644 @comment BSD
2645 @deftypefun int sendto (int @var{socket}, void *@var{buffer}. size_t @var{size}, int @var{flags}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t @var{length})
2646 The @code{sendto} function transmits the data in the @var{buffer}
2647 through the socket @var{socket} to the destination address specified
2648 by the @var{addr} and @var{length} arguments.  The @var{size} argument
2649 specifies the number of bytes to be transmitted.
2651 The @var{flags} are interpreted the same way as for @code{send}; see
2652 @ref{Socket Data Options}.
2654 The return value and error conditions are also the same as for
2655 @code{send}, but you cannot rely on the system to detect errors and
2656 report them; the most common error is that the packet is lost or there
2657 is no-one at the specified address to receive it, and the operating
2658 system on your machine usually does not know this.
2660 It is also possible for one call to @code{sendto} to report an error
2661 owing to a problem related to a previous call.
2663 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2664 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2665 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2666 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2667 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2668 @end deftypefun
2670 @node Receiving Datagrams
2671 @subsection Receiving Datagrams
2672 @cindex receiving datagrams
2674 The @code{recvfrom} function reads a packet from a datagram socket and
2675 also tells you where it was sent from.  This function is declared in
2676 @file{sys/socket.h}.
2678 @comment sys/socket.h
2679 @comment BSD
2680 @deftypefun int recvfrom (int @var{socket}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, int @var{flags}, struct sockaddr *@var{addr}, socklen_t *@var{length-ptr})
2681 The @code{recvfrom} function reads one packet from the socket
2682 @var{socket} into the buffer @var{buffer}.  The @var{size} argument
2683 specifies the maximum number of bytes to be read.
2685 If the packet is longer than @var{size} bytes, then you get the first
2686 @var{size} bytes of the packet and the rest of the packet is lost.
2687 There's no way to read the rest of the packet.  Thus, when you use a
2688 packet protocol, you must always know how long a packet to expect.
2690 The @var{addr} and @var{length-ptr} arguments are used to return the
2691 address where the packet came from.  @xref{Socket Addresses}.  For a
2692 socket in the local domain the address information won't be meaningful,
2693 since you can't read the address of such a socket (@pxref{Local
2694 Namespace}).  You can specify a null pointer as the @var{addr} argument
2695 if you are not interested in this information.
2697 The @var{flags} are interpreted the same way as for @code{recv}
2698 (@pxref{Socket Data Options}).  The return value and error conditions
2699 are also the same as for @code{recv}.
2701 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2702 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2703 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2704 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2705 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2706 @end deftypefun
2708 You can use plain @code{recv} (@pxref{Receiving Data}) instead of
2709 @code{recvfrom} if you don't need to find out who sent the packet
2710 (either because you know where it should come from or because you
2711 treat all possible senders alike).  Even @code{read} can be used if
2712 you don't want to specify @var{flags} (@pxref{I/O Primitives}).
2714 @ignore
2715 @c sendmsg and recvmsg are like readv and writev in that they
2716 @c use a series of buffers.  It's not clear this is worth
2717 @c supporting or that we support them.
2718 @c !!! they can do more; it is hairy
2720 @comment sys/socket.h
2721 @comment BSD
2722 @deftp {Data Type} {struct msghdr}
2723 @end deftp
2725 @comment sys/socket.h
2726 @comment BSD
2727 @deftypefun int sendmsg (int @var{socket}, const struct msghdr *@var{message}, int @var{flags})
2729 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2730 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2731 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2732 whatever) are freed even if the thread is cancel.
2733 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2734 @end deftypefun
2736 @comment sys/socket.h
2737 @comment BSD
2738 @deftypefun int recvmsg (int @var{socket}, struct msghdr *@var{message}, int @var{flags})
2740 This function is defined as a cancellation point in multi-threaded
2741 programs, so one has to be prepared for this and make sure that
2742 allocated resources (like memory, files descriptors, semaphores or
2743 whatever) are freed even if the thread is canceled.
2744 @c @xref{pthread_cleanup_push}, for a method how to do this.
2745 @end deftypefun
2746 @end ignore
2748 @node Datagram Example
2749 @subsection Datagram Socket Example
2751 Here is a set of example programs that send messages over a datagram
2752 stream in the local namespace.  Both the client and server programs use
2753 the @code{make_named_socket} function that was presented in @ref{Local
2754 Socket Example}, to create and name their sockets.
2756 First, here is the server program.  It sits in a loop waiting for
2757 messages to arrive, bouncing each message back to the sender.
2758 Obviously this isn't a particularly useful program, but it does show
2759 the general ideas involved.
2761 @smallexample
2762 @include filesrv.c.texi
2763 @end smallexample
2765 @node Example Receiver
2766 @subsection Example of Reading Datagrams
2768 Here is the client program corresponding to the server above.
2770 It sends a datagram to the server and then waits for a reply.  Notice
2771 that the socket for the client (as well as for the server) in this
2772 example has to be given a name.  This is so that the server can direct
2773 a message back to the client.  Since the socket has no associated
2774 connection state, the only way the server can do this is by
2775 referencing the name of the client.
2777 @smallexample
2778 @include filecli.c.texi
2779 @end smallexample
2781 Keep in mind that datagram socket communications are unreliable.  In
2782 this example, the client program waits indefinitely if the message
2783 never reaches the server or if the server's response never comes
2784 back.  It's up to the user running the program to kill and restart
2785 it if desired.  A more automatic solution could be to use
2786 @code{select} (@pxref{Waiting for I/O}) to establish a timeout period
2787 for the reply, and in case of timeout either re-send the message or
2788 shut down the socket and exit.
2790 @node Inetd
2791 @section The @code{inetd} Daemon
2793 We've explained above how to write a server program that does its own
2794 listening.  Such a server must already be running in order for anyone
2795 to connect to it.
2797 Another way to provide a service on an Internet port is to let the daemon
2798 program @code{inetd} do the listening.  @code{inetd} is a program that
2799 runs all the time and waits (using @code{select}) for messages on a
2800 specified set of ports.  When it receives a message, it accepts the
2801 connection (if the socket style calls for connections) and then forks a
2802 child process to run the corresponding server program.  You specify the
2803 ports and their programs in the file @file{/etc/inetd.conf}.
2805 @menu
2806 * Inetd Servers::
2807 * Configuring Inetd::
2808 @end menu
2810 @node Inetd Servers
2811 @subsection @code{inetd} Servers
2813 Writing a server program to be run by @code{inetd} is very simple.  Each time
2814 someone requests a connection to the appropriate port, a new server
2815 process starts.  The connection already exists at this time; the
2816 socket is available as the standard input descriptor and as the
2817 standard output descriptor (descriptors 0 and 1) in the server
2818 process.  Thus the server program can begin reading and writing data
2819 right away.  Often the program needs only the ordinary I/O facilities;
2820 in fact, a general-purpose filter program that knows nothing about
2821 sockets can work as a byte stream server run by @code{inetd}.
2823 You can also use @code{inetd} for servers that use connectionless
2824 communication styles.  For these servers, @code{inetd} does not try to accept
2825 a connection since no connection is possible.  It just starts the
2826 server program, which can read the incoming datagram packet from
2827 descriptor 0.  The server program can handle one request and then
2828 exit, or you can choose to write it to keep reading more requests
2829 until no more arrive, and then exit.  You must specify which of these
2830 two techniques the server uses when you configure @code{inetd}.
2832 @node Configuring Inetd
2833 @subsection Configuring @code{inetd}
2835 The file @file{/etc/inetd.conf} tells @code{inetd} which ports to listen to
2836 and what server programs to run for them.  Normally each entry in the
2837 file is one line, but you can split it onto multiple lines provided
2838 all but the first line of the entry start with whitespace.  Lines that
2839 start with @samp{#} are comments.
2841 Here are two standard entries in @file{/etc/inetd.conf}:
2843 @smallexample
2844 ftp     stream  tcp     nowait  root    /libexec/ftpd   ftpd
2845 talk    dgram   udp     wait    root    /libexec/talkd  talkd
2846 @end smallexample
2848 An entry has this format:
2850 @smallexample
2851 @var{service} @var{style} @var{protocol} @var{wait} @var{username} @var{program} @var{arguments}
2852 @end smallexample
2854 The @var{service} field says which service this program provides.  It
2855 should be the name of a service defined in @file{/etc/services}.
2856 @code{inetd} uses @var{service} to decide which port to listen on for
2857 this entry.
2859 The fields @var{style} and @var{protocol} specify the communication
2860 style and the protocol to use for the listening socket.  The style
2861 should be the name of a communication style, converted to lower case
2862 and with @samp{SOCK_} deleted---for example, @samp{stream} or
2863 @samp{dgram}.  @var{protocol} should be one of the protocols listed in
2864 @file{/etc/protocols}.  The typical protocol names are @samp{tcp} for
2865 byte stream connections and @samp{udp} for unreliable datagrams.
2867 The @var{wait} field should be either @samp{wait} or @samp{nowait}.
2868 Use @samp{wait} if @var{style} is a connectionless style and the
2869 server, once started, handles multiple requests as they come in.
2870 Use @samp{nowait} if @code{inetd} should start a new process for each message
2871 or request that comes in.  If @var{style} uses connections, then
2872 @var{wait} @strong{must} be @samp{nowait}.
2874 @var{user} is the user name that the server should run as.  @code{inetd} runs
2875 as root, so it can set the user ID of its children arbitrarily.  It's
2876 best to avoid using @samp{root} for @var{user} if you can; but some
2877 servers, such as Telnet and FTP, read a username and password
2878 themselves.  These servers need to be root initially so they can log
2879 in as commanded by the data coming over the network.
2881 @var{program} together with @var{arguments} specifies the command to
2882 run to start the server.  @var{program} should be an absolute file
2883 name specifying the executable file to run.  @var{arguments} consists
2884 of any number of whitespace-separated words, which become the
2885 command-line arguments of @var{program}.  The first word in
2886 @var{arguments} is argument zero, which should by convention be the
2887 program name itself (sans directories).
2889 If you edit @file{/etc/inetd.conf}, you can tell @code{inetd} to reread the
2890 file and obey its new contents by sending the @code{inetd} process the
2891 @code{SIGHUP} signal.  You'll have to use @code{ps} to determine the
2892 process ID of the @code{inetd} process as it is not fixed.
2894 @c !!! could document /etc/inetd.sec
2896 @node Socket Options
2897 @section Socket Options
2898 @cindex socket options
2900 This section describes how to read or set various options that modify
2901 the behavior of sockets and their underlying communications protocols.
2903 @cindex level, for socket options
2904 @cindex socket option level
2905 When you are manipulating a socket option, you must specify which
2906 @dfn{level} the option pertains to.  This describes whether the option
2907 applies to the socket interface, or to a lower-level communications
2908 protocol interface.
2910 @menu
2911 * Socket Option Functions::     The basic functions for setting and getting
2912                                  socket options.
2913 * Socket-Level Options::        Details of the options at the socket level.
2914 @end menu
2916 @node Socket Option Functions
2917 @subsection Socket Option Functions
2919 @pindex sys/socket.h
2920 Here are the functions for examining and modifying socket options.
2921 They are declared in @file{sys/socket.h}.
2923 @comment sys/socket.h
2924 @comment BSD
2925 @deftypefun int getsockopt (int @var{socket}, int @var{level}, int @var{optname}, void *@var{optval}, socklen_t *@var{optlen-ptr})
2926 The @code{getsockopt} function gets information about the value of
2927 option @var{optname} at level @var{level} for socket @var{socket}.
2929 The option value is stored in a buffer that @var{optval} points to.
2930 Before the call, you should supply in @code{*@var{optlen-ptr}} the
2931 size of this buffer; on return, it contains the number of bytes of
2932 information actually stored in the buffer.
2934 Most options interpret the @var{optval} buffer as a single @code{int}
2935 value.
2937 The actual return value of @code{getsockopt} is @code{0} on success
2938 and @code{-1} on failure.  The following @code{errno} error conditions
2939 are defined:
2941 @table @code
2942 @item EBADF
2943 The @var{socket} argument is not a valid file descriptor.
2945 @item ENOTSOCK
2946 The descriptor @var{socket} is not a socket.
2948 @item ENOPROTOOPT
2949 The @var{optname} doesn't make sense for the given @var{level}.
2950 @end table
2951 @end deftypefun
2953 @comment sys/socket.h
2954 @comment BSD
2955 @deftypefun int setsockopt (int @var{socket}, int @var{level}, int @var{optname}, void *@var{optval}, socklen_t @var{optlen})
2956 This function is used to set the socket option @var{optname} at level
2957 @var{level} for socket @var{socket}.  The value of the option is passed
2958 in the buffer @var{optval} of size @var{optlen}.
2960 @c Argh. -zw
2961 @iftex
2962 @hfuzz 6pt
2963 The return value and error codes for @code{setsockopt} are the same as
2964 for @code{getsockopt}.
2965 @end iftex
2966 @ifinfo
2967 The return value and error codes for @code{setsockopt} are the same as
2968 for @code{getsockopt}.
2969 @end ifinfo
2971 @end deftypefun
2973 @node Socket-Level Options
2974 @subsection Socket-Level Options
2976 @comment sys/socket.h
2977 @comment BSD
2978 @deftypevr Constant int SOL_SOCKET
2979 Use this constant as the @var{level} argument to @code{getsockopt} or
2980 @code{setsockopt} to manipulate the socket-level options described in
2981 this section.
2982 @end deftypevr
2984 @pindex sys/socket.h
2985 @noindent
2986 Here is a table of socket-level option names; all are defined in the
2987 header file @file{sys/socket.h}.
2989 @table @code
2990 @comment sys/socket.h
2991 @comment BSD
2992 @item SO_DEBUG
2993 @c Extra blank line here makes the table look better.
2995 This option toggles recording of debugging information in the underlying
2996 protocol modules.  The value has type @code{int}; a nonzero value means
2997 ``yes''.
2998 @c !!! should say how this is used
2999 @c OK, anyone who knows, please explain.
3001 @comment sys/socket.h
3002 @comment BSD
3003 @item SO_REUSEADDR
3004 This option controls whether @code{bind} (@pxref{Setting Address})
3005 should permit reuse of local addresses for this socket.  If you enable
3006 this option, you can actually have two sockets with the same Internet
3007 port number; but the system won't allow you to use the two
3008 identically-named sockets in a way that would confuse the Internet.  The
3009 reason for this option is that some higher-level Internet protocols,
3010 including FTP, require you to keep reusing the same port number.
3012 The value has type @code{int}; a nonzero value means ``yes''.
3014 @comment sys/socket.h
3015 @comment BSD
3016 @item SO_KEEPALIVE
3017 This option controls whether the underlying protocol should
3018 periodically transmit messages on a connected socket.  If the peer
3019 fails to respond to these messages, the connection is considered
3020 broken.  The value has type @code{int}; a nonzero value means
3021 ``yes''.
3023 @comment sys/socket.h
3024 @comment BSD
3025 @item SO_DONTROUTE
3026 This option controls whether outgoing messages bypass the normal
3027 message routing facilities.  If set, messages are sent directly to the
3028 network interface instead.  The value has type @code{int}; a nonzero
3029 value means ``yes''.
3031 @comment sys/socket.h
3032 @comment BSD
3033 @item SO_LINGER
3034 This option specifies what should happen when the socket of a type
3035 that promises reliable delivery still has untransmitted messages when
3036 it is closed; see @ref{Closing a Socket}.  The value has type
3037 @code{struct linger}.
3039 @comment sys/socket.h
3040 @comment BSD
3041 @deftp {Data Type} {struct linger}
3042 This structure type has the following members:
3044 @table @code
3045 @item int l_onoff
3046 This field is interpreted as a boolean.  If nonzero, @code{close}
3047 blocks until the data are transmitted or the timeout period has expired.
3049 @item int l_linger
3050 This specifies the timeout period, in seconds.
3051 @end table
3052 @end deftp
3054 @comment sys/socket.h
3055 @comment BSD
3056 @item SO_BROADCAST
3057 This option controls whether datagrams may be broadcast from the socket.
3058 The value has type @code{int}; a nonzero value means ``yes''.
3060 @comment sys/socket.h
3061 @comment BSD
3062 @item SO_OOBINLINE
3063 If this option is set, out-of-band data received on the socket is
3064 placed in the normal input queue.  This permits it to be read using
3065 @code{read} or @code{recv} without specifying the @code{MSG_OOB}
3066 flag.  @xref{Out-of-Band Data}.  The value has type @code{int}; a
3067 nonzero value means ``yes''.
3069 @comment sys/socket.h
3070 @comment BSD
3071 @item SO_SNDBUF
3072 This option gets or sets the size of the output buffer.  The value is a
3073 @code{size_t}, which is the size in bytes.
3075 @comment sys/socket.h
3076 @comment BSD
3077 @item SO_RCVBUF
3078 This option gets or sets the size of the input buffer.  The value is a
3079 @code{size_t}, which is the size in bytes.
3081 @comment sys/socket.h
3082 @comment GNU
3083 @item SO_STYLE
3084 @comment sys/socket.h
3085 @comment BSD
3086 @itemx SO_TYPE
3087 This option can be used with @code{getsockopt} only.  It is used to
3088 get the socket's communication style.  @code{SO_TYPE} is the
3089 historical name, and @code{SO_STYLE} is the preferred name in GNU.
3090 The value has type @code{int} and its value designates a communication
3091 style; see @ref{Communication Styles}.
3093 @comment sys/socket.h
3094 @comment BSD
3095 @item SO_ERROR
3096 @c Extra blank line here makes the table look better.
3098 This option can be used with @code{getsockopt} only.  It is used to reset
3099 the error status of the socket.  The value is an @code{int}, which represents
3100 the previous error status.
3101 @c !!! what is "socket error status"?  this is never defined.
3102 @end table
3104 @node Networks Database
3105 @section Networks Database
3106 @cindex networks database
3107 @cindex converting network number to network name
3108 @cindex converting network name to network number
3110 @pindex /etc/networks
3111 @pindex netdb.h
3112 Many systems come with a database that records a list of networks known
3113 to the system developer.  This is usually kept either in the file
3114 @file{/etc/networks} or in an equivalent from a name server.  This data
3115 base is useful for routing programs such as @code{route}, but it is not
3116 useful for programs that simply communicate over the network.  We
3117 provide functions to access this database, which are declared in
3118 @file{netdb.h}.
3120 @comment netdb.h
3121 @comment BSD
3122 @deftp {Data Type} {struct netent}
3123 This data type is used to represent information about entries in the
3124 networks database.  It has the following members:
3126 @table @code
3127 @item char *n_name
3128 This is the ``official'' name of the network.
3130 @item char **n_aliases
3131 These are alternative names for the network, represented as a vector
3132 of strings.  A null pointer terminates the array.
3134 @item int n_addrtype
3135 This is the type of the network number; this is always equal to
3136 @code{AF_INET} for Internet networks.
3138 @item unsigned long int n_net
3139 This is the network number.  Network numbers are returned in host
3140 byte order; see @ref{Byte Order}.
3141 @end table
3142 @end deftp
3144 Use the @code{getnetbyname} or @code{getnetbyaddr} functions to search
3145 the networks database for information about a specific network.  The
3146 information is returned in a statically-allocated structure; you must
3147 copy the information if you need to save it.
3149 @comment netdb.h
3150 @comment BSD
3151 @deftypefun {struct netent *} getnetbyname (const char *@var{name})
3152 The @code{getnetbyname} function returns information about the network
3153 named @var{name}.  It returns a null pointer if there is no such
3154 network.
3155 @end deftypefun
3157 @comment netdb.h
3158 @comment BSD
3159 @deftypefun {struct netent *} getnetbyaddr (unsigned long int @var{net}, int @var{type})
3160 The @code{getnetbyaddr} function returns information about the network
3161 of type @var{type} with number @var{net}.  You should specify a value of
3162 @code{AF_INET} for the @var{type} argument for Internet networks.
3164 @code{getnetbyaddr} returns a null pointer if there is no such
3165 network.
3166 @end deftypefun
3168 You can also scan the networks database using @code{setnetent},
3169 @code{getnetent} and @code{endnetent}.  Be careful when using these
3170 functions because they are not reentrant.
3172 @comment netdb.h
3173 @comment BSD
3174 @deftypefun void setnetent (int @var{stayopen})
3175 This function opens and rewinds the networks database.
3177 If the @var{stayopen} argument is nonzero, this sets a flag so that
3178 subsequent calls to @code{getnetbyname} or @code{getnetbyaddr} will
3179 not close the database (as they usually would).  This makes for more
3180 efficiency if you call those functions several times, by avoiding
3181 reopening the database for each call.
3182 @end deftypefun
3184 @comment netdb.h
3185 @comment BSD
3186 @deftypefun {struct netent *} getnetent (void)
3187 This function returns the next entry in the networks database.  It
3188 returns a null pointer if there are no more entries.
3189 @end deftypefun
3191 @comment netdb.h
3192 @comment BSD
3193 @deftypefun void endnetent (void)
3194 This function closes the networks database.
3195 @end deftypefun