مساء الخير عليكم
الدرس ده هيتكلم عن : Network programming in linux
اتوقع منك انك تكون قريت ال C tutorial الي انا كتبتها وتكون فهمتها بشكل كويس لان ديت هتوصلك لمستوي كويس يخليك تقدر تفهم الكلام الي انا هقوله دلوقتي.. نخش في الجد بقي



مقدمة : اول نقطه واهم نقطه انك تكون عارف ان كل حاجه في ال Linux هي file ملف . سامعك دلوقتي بتقول يعني ايه ؟ وايه علاقة الملفات بموضوعنا ؟ هقولك ان اللينكس بيتعامل مع كل حاجه كملف وده معناه ان اي حاجه بيتم الينكس التعامل معاها بيستخدم فيها دوال الكتابه والقرائه زي write/read. سواء ان كان بيكتب لملف عادي بيكتب ل device بيقرا من كارت الصوت او كارت الفيديو بيقرا او بيكتب لكارته النتورك عشان يستقبل او يبعت البيانات. طيب دلوقتي اذاي اقدر اتعامل
مع الملفات ديت ؟


 
الملفات ديت بيتم التعامل معاها عن طريق حاجه اسمها File descriptor بعيد عن كل التعقيدات التقنيه الي ممكن نتكلم عنها لو شرحنا يعني ايه File descriptor باستفاضه , ولذلك انا هشرحه بشكل مختصر
ال file descriptor هو الوسيلة الي من خلالها تقدر تقرا وتكتب لملف ما . بيتم الحصول علي ال file descriptor دوت باستخدام داله open بتقوم بفتح الملف وارجاع file descriptor تقدر من خلاله تكتب / تقرا من الملف الي انت طلبت فتحه



كل ده جميل بس ايه علاقته بال sockets وال network programming !!
wow sockets ?? يعني ايه socket ??
جميل جدا
تعريف ال Socket
Socket: وسيلة اتصال بين طرفين سواء ان كان الطرفين علي نفس الجهاز او كانوا علي جهازين
هو ده تعريف ال SOCKET 

وبما ان ال socket ككل حاجه في الينكس ملف , يبقي طريقة التعامل مع ال socket دوت هو فتحه عن طريق دالة open والحصول علي ال file descriptor بتاعه والقراية والكتابه بداخله باستخدام
write/read صح ؟
 
اه صح بس غلط  ال socket هو نوع متميز من الملفات لانه زي مقلنا بيتم من خلاله التواصل بين طرفين وده معناه اننا محتاجين خصائص معينه نقدر نتعامل بيها مع الملف دوت ! نوع ال protocol الي هنستخدمه الخ الخ . بس ده مش معناه ان دالة open مش بيتم استخدامها لفتح ال  socket لا بيتم استخدامها ولكنها مغلفه داخل داله اخري تسمي
socket()

دالة socket ديت هي الداله المتخصصه بفتح ال socket وارجاع ال file descriptor الخاص بيه , حاجه تانيه جديره بالذكر ان التعامل مع ال  socket هو مجرد قرائه وكتابه كأي ملف ! ولذلك يمكن استخدام الدوال write / read وفي بعض  الاحيان بيتم استخدامهم . ولكن في دوال اخري متخصصه في الموضوع دوت وهي send/recv
استخدامها يعد كنوع من استخدام دوال متخصصه مع ملف خاص . ولكن مش شرط اننا
نستخدمهم

الا اذا اردنا تحكم خاص في عملية ال sending او ال receiving

جميل قوي ايه بردوا علاقة ال socket بال network programming ?
ال  socket كما قلنا من قبل هو ملف خاص بيتم التعامل معاه بدوال القرائه والكتابه وبيتعامل مع ال network card لارسال او استقبال البيانات . وده منعنا انك تقوم بفتح ال device بتاع ال network card وتقوم بعمليات معقده جدا لتتحكم في ارسال واستقبال البيانات ولذلك بنقوم باستخدام ال socket.


 جميل جدا الكلام دوت .في درسنا هنتعامل مع نوع واحد فقط من ال sockets يسمي بال INTERNET SOCKETS وذلك لان في انواع تانيه مش هقوم بسردها هنا ولكن هزودك ب link لل man pages الخاصه بيها عشان تقدر تطلع عليها
دلوقتي بعد معرفنا اننا حنتعامل مع ال INTERNET SOCKET يتبادر لذهن بعضكم الي يعرف في ال networking ان في بروتوكولات للتعامل مع الانترنت TCP/IP ,  UDP
مش هشرحهم هنا بردوا لان الموضوع برمجي بحت ولكن هوضح الفرق بينهم

TCP: يقوم بعمل تحكم في ال PACKETS المرسله والمستقبله عن طريق ال 3 hand shaking ويقوم بالتحقق من وصول البيانات بشكل سليم من طرف الي الطرف الاخر


UDP: يعرف بال connection less protocol وده لان التواصل بين طرفين فيه غير متحكم فيه بشكل كامل ال packets المرسله فيه مش بيتم التحقق منها ومش شرط توصل بنفس الترتيب الي تم بعثها فيه

 واحد يسالني ويقلي طالما كده استخدمه ليه ؟  وده لانه اسرع من ال
TCP  وبيتم استخدامه في ارسال الصور او ملفات ال video او ال streaming (زي ال youtube كده)وده لان الخطأ في نقل البيانات فيه محتمل ويمكن تجاوزه يعني لو نقص فرايم او اتنين من الفيديو مش هتحصل كارثه ومحدش حيحس بحاجه وهتعدي لكن لما تكون بتبعت binary file اي نقص في اي packet فيه معناه corruption في ال DATA وعدم وصول الملف بشكل صحيح ولكن اجدير بالذكر بردو انه يمكنك انت كمبرمج ان تقوم بعمل بروتوكول يعمل فوق ال UDP ويقوم بالتحقق من البيانات المرسله
امثلة البرامج الي بتقول بعمل كده هي برامج ال ftp مثلا !


جميل جدا دلوقتي احنا هنتكلم كمان عن حاجه تانيه عشان نوصل الكلام ببعضه : ال internet sockets فيها هي كمان اكتر من نوع  متنحش ايوه فيها اكتر من نوع ولكن احنا في درسنا هنتعلم منهم اتنين بس SOCK_STREAM / SOCK_DGRAM
وبما اننا شرحنا الفرق بين ال tcp وال udp اقدر اقلك بكل فخر ان ال

SOCK_STREAM بيستخدم ال TCP
وال SOCK_DGRAM بيستخدم ال UDP
 
وابقي متأكد كمان انك فهمت الفرق بينهم , في حالة اذا مفهمتش الفرق بينهم زي ماعلي طول بقول مش هيبقي فيه اي مشاكل بس لو سمحت اقفل البراوزر 

جميل جدا بعد متكلمنا عن كل الكلام الكتير دوت الي هو مقدمه هنتكلم عن مقدمة تانيه 
هنا هنتكلم عن مقدمة عن ال IP Addresses واذاي نقدر نتحكم في ال socket وعن طريق ايه نقدر نخلي ال socket يربط نفسه بجهاز تاني او طرف تاني

اولا , كل جهاز علي الانترنت ليه IP address وديت اخر حاجه هتكلم فيها عن ال IP addresses
ثانيا كل جهاز علي النت ليه IP addresses ليه حاجه اسمها ports وديت بردوا اخر حاجه حتكلم فيها عن ال ports
في امور تانيه متعلقه بالشبكات مش هشرحها لان ولتاني مره الموضوع برمجي بحت , عاوز مقدمة  في الشبكات هتلاقي لينك في اخر الموضوع لموضوع عربي كمان 

ركز في الكلام الجاي لانه مهم جدا

يعني ايه ؟ عشان نتكلم بشكل صريح جهازك مش شرط يكون زي جهاز غيرك
انت البروسيسور بتاعك Intel انا بتاعي Bitingan ماركه جديده في السوق 500 كور ومساحه تيرا هيرتز 

ايه بقي الي دخل ال processors في الموضوع ؟ هقلك
دلوقتي انت بتبعتلي سلسه ارقام 1 2 3 4 5
جهازي انا بيقرا ال bytes من اليمين للشمال هيقراها 1 2 3 4 5  جهازك انت بيقراها من الشمال لليمين 54 3 2 1  ولذلك هناك نوعان من ال network byte ordering

لو جهاز بيستخدم الاول هيقرا الbytes بشكل عكسي من الشمال لليمين مثلا , انما جهازي انا هيقراها من اليمين للشمال بشكل صحيح . ولذلك عشان اقدر اتعامل معاك لازم يكون في نوع من انواع التحويل من جهازي لجهازك
بس فكرة اني احول من جهازي لجهازك ديت في حد ذاتها متعبه ومرهقه وغير مجديه !

 وانا هعرف جهازك نوعه منين ؟ مش هتصل بيك بالتليفون اقلك انت intel ولا amd ?
ولذلك تم حل تلك المشكله باستخدام ال api
ال Big Endian هو ال Network byte order الي بتستخدمه ال network ولذلك التسميه
اما الي بيستخدمه جهازك فده بيكون معرف في ال API بتاعتك وانت كمستخدم تقدر تسميه Host byte order
وده بيختلف من جهاز للتاني لو Interl هيكون Little Endian لو بتنجان هيكون Big Endian وهكذا 
طيب جميل عشان احول بقي الكلام دوت اعمل ايه ؟ استخدام الداول الاتيه

#include <arpa/inet.h>

       uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

       uint16_t htons(uint16_t hostshort);

       uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

       uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

struct sockaddr_in {
    short            sin_family;   
    unsigned short   sin_port;    
    struct in_addr   sin_addr;    
    char             sin_zero[8];   
};

struct in_addr {
    unsigned long s_addr;         
};

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

int main(void)
{
        struct sockaddr_in my_addr;

        my_addr.sin_family = AF_INET;
        my_addr.sin_port = htons(80);
        my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        memset(my_addr.sin_zero , 0 , sizeof(my_addr.sin_zero));

        return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

int main(void)
{
        int     sockfd;
        struct  sockaddr_in my_addr;

        sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
        if(sockfd == -1)
               return -1;

        my_addr.sin_family = AF_INET;
        my_addr.sin_port = htons(80);
        my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        memset(my_addr.sin_zero , 0 , sizeof(my_addr.sin_zero));


        return 0;
}

int socket(int domain, int type, int protocol);

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

int main(void)
{
        int     sockfd = 0;
        int     r = 0;
        struct  sockaddr_in my_addr;

        sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
        if(sockfd == -1)
               return -1;

        my_addr.sin_family = AF_INET;
        my_addr.sin_port = htons(80);
        my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        memset(my_addr.sin_zero , 0 , sizeof(my_addr.sin_zero));

        r = bind(sockfd , (struct sockaddr*)&my_addr , sizeof(my_addr));
        if(r == -1)
        {
                fprintf(stderr , "error at binding");
                return -1;
        }

        close(sockfd);
        return 0;
}

 int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

int main(void)
{
        int             sockfd = 0;
        int             r = 0;
        struct          sockaddr_in my_addr;
        const char      *addr = "127.0.0.1";

        sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
        if(sockfd == -1)
               return -1;

        my_addr.sin_family = AF_INET;
        my_addr.sin_port = htons(80);
        if(inet_aton(addr , &my_addr.sin_addr) == 0)
        {
                fprintf(stderr , "Error at forming address\n");
                return -1;
        }

        memset(my_addr.sin_zero , 0 , sizeof(my_addr.sin_zero));

        r = bind(sockfd , (struct sockaddr*)&my_addr , sizeof(my_addr));
        if(r == -1)
        {
                fprintf(stderr , "error at binding\n");
                return -1;
        }

        close(sockfd);
        return 0;
}

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

int main(void)
{
        int             sockfd = 0;
        int             r = 0;
        socklen_t       len = 0;
        struct          sockaddr_in my_addr;
        struct          sockaddr_in his_addr;
        const char      *addr = "127.0.0.1";

        sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
        if(sockfd == -1)
               return -1;

        my_addr.sin_family = AF_INET;
        my_addr.sin_port = htons(80);
        if(inet_aton(addr , &my_addr.sin_addr) == 0)
        {
                fprintf(stderr , "Error at forming address\n");
                return -1;
        }

        memset(my_addr.sin_zero , 0 , sizeof(my_addr.sin_zero));

        r = bind(sockfd , (struct sockaddr*)&my_addr , sizeof(my_addr));
        if(r == -1)
        {
                fprintf(stderr , "error at binding\n");
                return -1;
        }

        printf("[+]Listening on %s at port %d\n"
                        ,inet_ntoa(my_addr.sin_addr)
                        , ntohs(my_addr.sin_port));

        if(listen(sockfd , 0) != 0)
        {
                fprintf(stderr , "Error while listening\n");
                return -1;
        }

        if(accept(sockfd , (struct sockaddr*)&his_addr , &len) != 0)
        {
                fprintf(stderr , "Error in accepting connection\n");
                return -1;
        }

        printf("Connection received from %s at %d\n",
                        inet_ntoa(his_addr.sin_addr)
                        ,ntohs(his_addr.sin_port));
        close(sockfd);
        return 0;
}

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
int listen(int sockfd, int backlog);

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>

static void usage(const char *argv)
{
        fprintf(stderr , "%s ip port\n",argv);
        _exit(0);
}

int main(int argc , char **argv)
{
        int             sockfd = 0;
        int             r = 0;
        struct          sockaddr_in his_addr;

        if(argc < 3)
                usage(argv[0]);

        sockfd = socket(PF_INET , SOCK_STREAM , 0);
        if(sockfd == -1)
               return -1;
        his_addr.sin_family = AF_INET;
        his_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

        if(inet_aton(argv[1] , &his_addr.sin_addr) == 0)
        {
                fprintf(stderr , "Ip error\n");
                usage(argv[0]);
        }
        memset(his_addr.sin_zero , 0 , sizeof(his_addr.sin_zero));

        if(connect(sockfd , (struct sockaddr*)&his_addr , sizeof(his_addr)) == -1)
        {
                fprintf(stderr , "connecting error\n");
                return -1;
        }

        close(sockfd);
        return 0;
}

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);