On-Line Библиотека www.XServer.ru - учебники, книги, статьи, документация, нормативная литература.
       Главная         В избранное         Контакты        Карта сайта   
    Навигация XServer.ru






 

Связь с SMSC

С.Кадаков

Глава 1 Установка связи с SMSC.

В предыдущей статье мы вкратце остановились на описании общего механизма работы SMS, упомянули некоторые протоколы и наметили основные задачи, которые придется решить при написании SMS клиента. Однако прежде, чем приступить к обсуждению данных вопросов, вернемся ненадолго к терминологии. В тот момент, когда предыдущая статья уже версталась, к нам поступило ценное замечание. В статье мы (произвольно!) использовали аббревиатуру ``MT'' для обозначения сотового телефона, приравняв ее к MS (Mobile Station). Однако, в стандарте ``MT'' используется применительно к сервисам и обозначает Mobile Terminated (в противоположность Mobile Originated). Мы принимаем это замечание и в дальнейшем будем использовать MS для данных целей (в литературе также встречается аббревиатура SMT -- Short Messages Terminal -- для обозначения MS и ESME).

Итак, мы выделили следующие задачи:

  1. Установка соединения по TCP/IP с сервис-центром.
  2. Формирование пакетов в формате выбранного нами протокола.
  3. 'Разбор' (parse) пакетов в формате выбранного протокола.

В данной статье мы сосредоточимся на первой задаче. Вообще-то, мы не собирались здесь вдаваться в детали программирования сокетов (sockets), полагая, что читатели знакомы с данным вопросом. Однако думается, что несколько слов сказать все же стоит. Тем не менее мы настоятельно (а как же :) советуем тем, кто не знаком с данным вопросом, изучить его подробнее применительно к той ОС под которой придется программировать.
(для UNIX см. например http://world.std.com/~jimf/papers/sockets/sockets.html)
мы же приведем простую реализацию, которая нам понадобится в дальнейшем. Те же, кто уже сталкивался с программированием сокетов могут запросто пропустить данную статью, обратившись, может быть, к нескольким последним абзацам.

Глава 2 Использование сокетов.

2.2 Общие принципы.

Связь по TCP/IP устанавливается по принципу "точка-точка"; инициирующая сторона называется клиентом, принимающая -- сервером. Сервер постоянно находится в ожидании входящих соединений (как говорят, "слушает" -- listening), клиент же посылает запрос на установление связи, используя IP-номер (IP-адрес) сервера и номер порта. IP-адрес это тридцатидвухразрядное число, представляемое обычно в т. н. dotted нотации:

XXX.XXX.XXX.XXX(байты разделены точками, кажда из групп XXX может принимать значения от 0 до 255). Номер же прота можно рассматривать как указание на конкретный сервис данного узла. Таким образом, для установки соединения клиенту необходимо знать пару чисел IP-адрес:порт (например 192.18.97.241:80 дает нам www-сервер компании Sun Microsystems :). Мы не станем здесь останавливаться на службе доменных имен (предыдущий пример можно записать проще: http://www.sun.com:80), URL и прочем, полагая, что читателю это знакомо. Заметим только, что существуют стандартные соглашения на присваивание номеров портов сервисам (в предыдущем примере использован порт 80 -- http; можно упомянуть порт 21 -- ftp, 23 -- telnet и 25 -- smpt), посему для "нестандартных" сервисов рекомендуется брать "большие" номера (мы предпочитаем номера начиная с 8100). Кстати, из вышесказанного видно, что работа с сокетами на клиентской и серверной сторонах различна. Мы начнем (сюрприз!) с серверной части.

2.2 Сервер.

Простейшая реализация TCP/IP сервера может быть представлена следующим кодом (socktest.c):


#ifdef _WIN32
#include <winsock.h>
#else
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
typedef struct sockaddr SOCKADDR;
typedef struct sockaddr_in SOCKADDR_IN;
#define SOCKET_ERROR -1
#define INVALID_SOCKET -1
#define closesocket(s) close(s)
#endif /* _WIN32 */


#include <stdio.h>
int main(int argc, char** argv)
{
    SOCKADDR_IN sockaddr;
    SOCKADDR_IN descr;
    int addr_len = sizeof(SOCKADDR_IN);

#ifdef _WIN32
    SOCKET sock;
    SOCKET newsock;
    WSADATA WSAData;
    
    /* Startup socket library */
    if (WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &WSAData) != 0)
        perror("Can't initialize socket library");
#else 
    int sock;
    int newsock;
#endif /* _WIN32 */

    /* create socket */
    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    if (sock == INVALID_SOCKET) {
        perror("Can't open socket");
        return 1;
    }

    /* filling up sockaddr structure */
    sockaddr.sin_family = AF_INET;
    sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    sockaddr.sin_port = htons(8100);

    /* bind socket */
    if (bind(sock, (const SOCKADDR *)&sockaddr, sizeof(SOCKADDR_IN))) {
        perror("Can't bind socket");
        closesocket(sock);
        return 1;
    }

    /* start listening */
    if (listen(sock, 1) == SOCKET_ERROR) {
        perror("Can't start listening");
        closesocket(sock);
        return 1;
    }
    else {
        /* accept connection (note that accept() is the blocking call) */
        newsock = accept(sock, (SOCKADDR *)&descr, &addr_len);
        if (newsock != INVALID_SOCKET) {
            printf("Connection is accepted. Peer: %s\n", inet_ntoa(descr.sin_addr));
            if (send(newsock, "Hello from server", 
                strlen("Hello from server"), 0) == SOCKET_ERROR)
                perror("Send operation failed");
        }
        else
            perror("Can't accept connection");
        closesocket(sock);
        closesocket(newsock);
    }
    
    return 0;
}

Мы постарались сделать код переносимым (по крайней мере между Windows и Linux. Для того, чтобы собрать данный пример под Windows мы должны указать компоновщику на библиотеку wsock32.lib). Как видно из предыдущего примера, "открытие порта на прослушку" -- операция достаточно простая: необходимо создать сокет (socket(2)), заполнить и связать с сокетом структуру sockaddr_in (bind(2)), после чего вызвать listen(2). В данном примере сервер начинает "слушать" по порту 8100. По приходу запроса отрабатывает функция accept(2), которая создает новый сокет, оставляя "старый" готовым к приему нового соединения. Новый сокет готов к приему-передаче данных, мы посылаем приветствие и закрываем оба сокета (тонко, правда? ;).

Обратим внимание на то, что accept является блокирующим вызовом, т. е. поток исполнения не проходит ниже этой строчки, пока не принято входящее соединение, и наша программа не может в это время делать ничего, кроме как "болтаться в accept'е". Кроме того, данный пример написан так, что принимает только одно соединение. Мы могли бы не закрывать первый сокет, а снова вызвать с ним accept для приема второго соединения, однако проблема блокировки вызовом accept все равно не была бы решена (несколько забегая вперед, заметим, что и функция приема данных из сокета recv(2) также является блокирующей). Часто данную проблему снимают организуя многопоточное (multithreaded) приложение, в котором каждое соединение обрабатывается в собственном потоке или, под UNIX, используют вызов разделения процесса fork(2) (кстати, ежели кто не понял, зачем двойки в скобках, -- это означает вторую секцию руководства). Добиться переносимости такого кода -- задача совсем нетривиальная, мы же пока не хотим привязываться к платформе, насколько это возможно, и потому воспользуемся вызовом select(2), который присутствует и в UNIX и в Windows. Функция select ожидает изменения статуса набора дескрипторов (в Windows поддерживаются только сокеты, а в UNIX -- файловые дескрипторы, коими сокеты и являются). Кроме того, нам потребуется перевести наши сокеты в неблокирующее состояние (non-blocking mode).

Все вышесказанное отражено в следующем примере, состоящем из трех файлов (по прежнему, в Windows следует подключать библиотеку wsock32.lib):

smsce.h
#ifndef _SMSCE_H_

#ifdef _WIN32
#include <winsock2.h>
#define socklen_t int
#else
#include "unisock.h"
#include <fcntl.h>
#include <sys/time.h>
#endif

#define _SMSCE_H_
#endif /* _SMSCE_H_ */

smsce.cpp
#include <iostream>
#include <list>
#include <stdio.h>
#include "smsce.h"

#define SERVER_PORT 8200
#define RECVBUFSIZ 4096

using namespace std;

bool process_data(SOCKET sock)
{
    static char buf[RECVBUFSIZ];
    int received;

    if ((received = recv(sock, buf, RECVBUFSIZ, 0)) != SOCKET_ERROR) {
        buf[received] = '\0';
        cout << (char *)buf << flush;
        return true;
    }

    return false;
}

static void shutdown_socket(SOCKET *s)
{
    if (*s != INVALID_SOCKET) {
        shutdown   (*s, SD_BOTH);
        closesocket(*s);
        *s = INVALID_SOCKET;
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{

#ifdef _WIN32
    WSADATA WSAData;
    /* Startup socket library */
    if (WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &WSAData) != 0)

       perror("Can't initialize socket library");#endif
    
    // list for server clients
    typedef list<SOCKET> CL;
    CL clients;
    CL::iterator ii;

 struct timeval tv;
    fd_set readfds;
    fd_set exfds;
    
    SOCKET ssocket;
    SOCKET accepted;
    SOCKET maxfd;

    bool true_value = true;

 struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    
    // Creating the socket and setting it's optioins
    ssocket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (ssocket == INVALID_SOCKET) {
        perror("Can't create socket");
        return 1;
    }
    setsockopt(ssocket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *) &true_value, sizeof (true_value));

#ifdef _WIN32
    ioctlsocket(ssocket, FIONBIO, (unsigned long *)&true_value); // Set to non-block mode
#else
    fcntl(ssocket, F_SETFL, O_NONBLOCK); // Set to non-block mode
#endif // _WIN32

    // Binding
    if (bind(ssocket, (struct sockaddr *) &addr, sizeof (addr)) == SOCKET_ERROR) {
        perror("Can't start listening");
        return 1;
    }
    
    // sockaddr for client socket
 struct sockaddr_in ca;
    int cal = sizeof(ca);
    
    // Start listening
    if (listen (ssocket, SOMAXCONN) == SOCKET_ERROR) {
        perror("Can't start listening");
        return 1;
    }

    while (true) {
        
        // Trying to accept connection (non-blocking mode)
        // Please note that if no incoming connection presents at non-blocking
        // socket accept returns with some error like EAGAIN or EWOULDBLOCK
        if ((accepted = accept(ssocket, (struct sockaddr *) 
		&ca, (socklen_t *)&cal)) != SOCKET_ERROR)
            clients.push_back(accepted);
        
        // Preparing descriptor sets
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_ZERO(&exfds);
        FD_SET(ssocket, &exfds);
        tv.tv_sec = 1;
        tv.tv_usec = 0;
        maxfd = ssocket;

        for (ii = clients.begin(); ii != clients.end(); ++ii) {
            FD_SET((SOCKET )*ii, &readfds);
            FD_SET((SOCKET )*ii, &exfds);
            maxfd = max(maxfd, (SOCKET )*ii);
        }
    
        // select failing breaks the work
        if (select(maxfd + 1, &readfds, NULL, &exfds, &tv) == -1) break;
        
         // On exception in server socket also breaks immediately
        if(FD_ISSET(ssocket, &exfds)) break;
    
        // Test events on client sockets
        for (ii = clients.begin(); ii != clients.end(); ++ii) {
            if (FD_ISSET(*ii, &exfds)) {
                if (*ii != INVALID_SOCKET) shutdown_socket(&(*ii));
                if ((ii = clients.erase(ii)) == clients.end()) break;
            }
            if (FD_ISSET(*ii, &readfds) && !process_data(*ii)) {
                if (*ii != INVALID_SOCKET) shutdown_socket(&(*ii));
                if ((ii = clients.erase(ii)) == clients.end()) break;
            }
            // Send data
            if (*ii != INVALID_SOCKET)
                if (send(*ii, "Connection is established ", 
                    strlen("Connection is established "), 0) == SOCKET_ERROR)
                    if ((ii = clients.erase(ii)) == clients.end()) break;
        }
    }
    
    for (ii = clients.begin(); ii != clients.end(); ++ii)
            if (*ii != INVALID_SOCKET) shutdown_socket(&(*ii));
    
    shutdown_socket(&ssocket);

    return 0;
}

unisock.h
#ifndef _UNISOCK_H_

#ifndef _WIN32

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>

typedef int SOCKET;
typedef struct sockaddr SOCKADDR;
typedef struct sockaddr_in SOCKADDR_IN;

#define SOCKET_ERROR -1
#define INVALID_SOCKET -1

#define SD_RECEIVE 0x0
#define SD_SEND 0x1
#define SD_BOTH 0x2

#define closesocket(s) close(s)

#endif /* _WIN32 */

#define _UNISOCK_H_
#endif /* _UNISOCK_H_ */

В этом примере мы получили возможность обрабатывать несколько входящих соединений (хотя, если в канале нет данных от клиента, то select ждет 1 секунду; таким образом, мы не можем отправлять данные клиентам чаще, но этого нам в дальнейшем будет достаточно) и не останавливаться на блокирующих вызовах. Интервал в 1 секунду выбран произвольно. Мы можем испытать наш сервер, набрав команду:

telnet localhost 8200
Остановить выполнение сервера можно с помощью Ctrl-C :). Разумеется, в приведенном примере еще многое можно "подрихтовать" (например, можно проверять, доступен ли сокет для записи перед вызовом send или проверять код ошибки accept), но мы объявим серверную часть готовой и перейдем, наконец, к клиенту.

2.3 Клиент.

Программирование клиентских сокетов несколько проще, чем серверных. На клиенте достаточно создать сокет с помощью socket(2) и соединить с удаленной стороной с помощью connect(2). После этого сокет готов к приему и передаче данных. Просто приведем пример.

sockclient.h
#ifndef _SMSCE_H_

#ifdef _WIN32
#include <winsock2.h>
#define socklen_t int
#else
#include "unisock.h"
#include <fcntl.h>
#include <sys/time.h>
#define Sleep(x) usleep((unsigned long )(x * 1000))
#endif

#define _SMSCE_H_
#endif /* _SMSCE_H_ */

sockclient.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include "sockclient.h"

#define SERVER_ADDR "127.0.0.1" // localhost
#define SERVER_PORT 8200
#define RECVBUFSIZ 4096

using namespace std;

int
main(int argc, char **argv)
{

#ifdef _WIN32
    WSADATA WSAData;
    // Startup socket library
    if (WSAStartup(MAKEWORD(1,1), &WSAData) != 0)
        perror("Can't initialize socket library");
#endif

    SOCKET soc;
 struct sockaddr_in addr;
    static char buf[RECVBUFSIZ];
    int received;

    addr.sin_family = AF_INET;
    // Server address
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_ADDR);
    // Server port
    addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    // Creating socket
    if ((soc = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) == INVALID_SOCKET) {
        perror("Can't create socket");

       return 1;    }

    // Perform connection
    if (connect(soc, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) == SOCKET_ERROR) {
        perror("Can't connect");
        return 1;
    }

    cout << "Connection is established" << endl;

    // Try to receive greeting.
    // Note thar receive is the blocking call
    if ((received = recv(soc, buf, RECVBUFSIZ, 0)) != SOCKET_ERROR) {
        buf[received] = '\0';
        cout << (char *)buf << flush;
    }
    else {
        perror("Receive operation failed");
        closesocket(soc);
        return 1;
    }
    
    // Try to send greeting
    if (send(soc, "Hello from client ", 
        strlen("Connection is established "), 0) == SOCKET_ERROR) {
        perror("Hello from client ");
        closesocket(soc);
        return 1;
    }
    
    closesocket(soc);
    return 0;
}

unisock.h остался без изменений:
#ifndef _UNISOCK_H_

#ifndef _WIN32

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>

typedef int SOCKET;
typedef struct sockaddr SOCKADDR;
typedef struct sockaddr_in SOCKADDR_IN;

#define SOCKET_ERROR -1
#define INVALID_SOCKET -1

#define SD_RECEIVE 0x0
#define SD_SEND 0x1
#define SD_BOTH 0x2

#define closesocket(s) close(s)

#endif /* _WIN32 */

#define _UNISOCK_H_
#endif /* _UNISOCK_H_ */

В этом примере мы устанавливаем соединение с нашим сервером, дожидаемся приветствия, посылаем ответное и закрываем соединение. Напомним, что recv(2) является блокирующим вызовом, что нас, вообще говоря, не устраивает. Тем не менее, мы снова можем перевести наш сокет в неблокирующее состояние и воспользоваться select. Мы так и поступим в дальнейшем, а этот пример просто показывает технику написания простейшего клиента, и мы с удовольствием обнаруживаем, что это не слишком сложно. В завершение обратим внимание на вызовы inet_addr(3) и htons(3). Первая функция дает IP-адрес по символьному его представлению, а вторая переводит short int в целое с порядком байтов, принятых в сети. Часто этот порядок совпадает с порядком байтов в машинном представлении, но может и не совпадать (имеется ввиду т. н. LSB и FSB представления). Впрочем, это уже тонкости, о которых можно почитать и в другом месте :). И наконец, можно на досуге взглянуть на функцию gethostbyname(3), которая выполняет т. н. разрешение (resolving) по имени хоста. Используя ее, мы могли бы обратиться к нашему серверу не по IP-адресу, а по его имени ("localhost").

Глава 3 Заключение.

Итак, в данной статье мы выяснили, как обращаться с сокетами. Те, кто уже имел с ними дело (и набрался терпения дочитать до этого места), наверное обратили внимание на то, что мы использовали "классическую" Берклиевскую реализацию. Она хороша тем, что в большинстве случаев переносима между платформами, однако нам бы не хотелось подталкивать разработчиков к использованию именно такого подхода, тем более, что, как мы в дальнейшем увидим, для работы с SMS-протоколами это совсем необязательно, ибо они абстрагированы от деталей установки соединения. Например, те, кто программирует под Windows, могут воспользоваться функциями из семейства WSA* (если, конечно, не уснут, читая их перечень :), а программисты, привыкшие работать с MFC, возможно найдут полезным класс CSocket (правда, если Вы собираетесь использовать его в мультипоточном приложении с CWinThread, не забудьте включить заклинание:


   #ifndef _AFXDLL
   #define _AFX_SOCK_THREAD_STATE AFX_MODULE_THREAD_STATE
   #define _afxSockThreadState AfxGetModuleThreadState()

      _AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;
      if (pState->m_pmapSocketHandle == NULL)
         pState->m_pmapSocketHandle = new CMapPtrToPtr;
      if (pState->m_pmapDeadSockets == NULL)
         pState->m_pmapDeadSockets = new CMapPtrToPtr;
      if (pState->m_plistSocketNotifications == NULL)
         pState->m_plistSocketNotifications = new CPtrList;

   #endif

в код thread'а до самой первой сокетной операции; возможно, это сэкономит Вам выходные ;). И, в конце концов, Вы можете воспользоваться компонентами (Привет, Михаил! ;), которых достаточно много и которые достаточно "бросить" на форму, особенно это касается поклонников продуктов от Borland.

Мы же на этом закончим обсуждение вопроса, еще раз напомнив о предложении внимательно его изучить, а то что-то мы увлеклись сокетами; пора переходить к содержательной части дела. В следующей статье мы попробуем построить наше первое "настоящее" SMS-приложение и добавим функциональности нашему эмулятору. Оставайтесь с нами!



Языки программирования: разное