Unix- Netzwerkprogrammierung mitthreads, Sockets und SSL

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Alexander Bach
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1 Markus Zahn Unix- Netzwerkprogrammierung mitthreads, Sockets und SSL Mit 44 Abbildungen und 19 Tabellen Springer

2 1 Einführung TCP/IP-Grundlagen Netzwerkschicht Internet-Schicht Transportschicht Anwendungsschicht Internet-Standards Unix-Standards 7 2 Programmieren mit Unix-Prozessen Unix-Prozesse Prozeßgruppen und Sessions Kontrollierendes Terminal Verwaiste Prozesse und verwaiste Prozeßgruppen Prozeßumgebung Lebenszyklus User- und Gruppen-ID Ein- und Ausgabe Dateideskriptoren Elementare Ein- und Ausgabe Standardeingabe und -ausgäbe Ausgabe über den Syslog-Dienst BufFer-Overflows und Format-String-Schwachstellen BufFer-Overflows Format-String-Schwachstellen Geeignete Gegenmaßnahmen Signale Signale behandeln Signale blockieren Signale annehmen Signale generieren 74

1.4 Prozeßumgebung 14 2.1.5 Lebenszyklus 15 2.1.6 User- und Gruppen-ID 20 2.2 Ein- und Ausgabe 21 2.2.1 Dateideskriptoren 21 2.2.2 Elementare Ein- und Ausgabe 24 2.2.3 Standardeingabe und -ausgäbe 35 2.

3 2.5 Prozeßkontrolle Was bin ich? Prozeß-IDs und mehr Neue Prozesse erzeugen Prozesse synchronisieren Zombie-Prozesse Andere Programme ausführen User- und Group-IDs wechseln Daemon-Prozesse 96 Programmieren mit POSIX-Threads Grundlagen Synchronisation Race Conditions und kritische Bereiche Gegenseitiger Ausschluß Bedingungsvariablen Pthreads und Unix-Prozesse Threadsichere und eintrittsinvariante Funktionen Fehlerbehandlung und errno Signalverarbeitung forkq und execq in Pthreads-Programmen 144 Grundlagen der Socket-Programmierung Erste Schritte mit telnet und inetd Das telnet-kommando als Netzwerk-Client Einfache Netzwerkdienste mit dem inetd IP-Namen und IP-Adressen Das Domain Name System IPv4-Adressen IPv6-Adressen Netzwerkdarstellung von IP-Adressen Sockets Socket anlegen Socket-Strukturen Client-seitiger TCP-Verbindungsaufbau Socket-Adressen zuweisen Annehmende Sockets TCP-Verbindungen annehmen Drei-Wege-Handshake und TCP-Zustandsübergänge Kommunikation über UDP Standardeingabe und -ausgäbe über Sockets Socket-Adressen ermitteln Multiplexing von Netzwerkverbindungen Socket-Optionen Namensauflösung 227

3 Pthreads und Unix-Prozesse 135 3.3.1 Threadsichere und eintrittsinvariante Funktionen 135 3.3.2 Fehlerbehandlung und errno 137 3.3.3 Signalverarbeitung 138 3.3.4 forkq und execq in Pthreads-Programmen 144 Grundlagen der Socket-Programmierung 147 4.

4 XI 5 Netzwerkprogrammierung in der Praxis Aufbau der Testumgebung Funktionsumfang der Testumgebung Hilfsfunktionen für die Socket-Kommunikation Der Test-Client Iterative Server Sequentielle Verarbeitung der Anfragen Clientbehandlung Hilfsfunktionen zur Laufzeitmessung Eigenschaften und Einsatzgebiete Nebenläufige Server mit mehreren Threads Abgewandelte Signalbehandlung Ein neuer Thread pro Client Das Hauptprogramm als Signalverarbeiter Eigenschaften und Einsatzgebiete Nebenläufige Server mit Prethreading Clientbehandlung mittels paralleler Accept-Handler Das Hauptprogramm als Signalverarbeiter Eigenschaften und Einsatzgebiete Nebenläufige Server mit mehreren Prozessen Anpassung der Signalbehandlung Ein neuer Prozeß pro Client Das Hauptprogramm Eigenschaften und Einsatzgebiete Nebenläufige Server mit Preforking Buchführende Signalbehandlung Parallele Accept-Handler in mehreren Prozessen Preforking im Hauptprogramm Eigenschaften und Einsatzgebiete Zusammenfassung Netzwerkprogrammierung mit SSL Strategien zur Absicherung des Datenverkehrs Datenverschlüsselung Hashfunktionen und Message Authentication Codes Digitale Signaturen Zertifizierungsstellen und digitale Zertifikate Praktische Absicherung des Datenverkehrs SSL-Grundlagen Datentransfer über SSL Anwendungsprotokolle um SSL erweitern SSL-Verbindungen interaktiv testen OpenSSL-Basisfunktionalität Das Konzept der BIO-API Lebenszyklus von BIO-Objekten 325

3 Nebenläufige Server mit mehreren Threads 266 5.3.1 Abgewandelte Signalbehandlung 267 5.3.2 Ein neuer Thread pro Client 268 5.3.3 Das Hauptprogramm als Signalverarbeiter 270 5.3.4 Eigenschaften und Einsatzgebiete 272 5.

5 XII Inhaltsverzeichnis Ein-/Ausgabe über BIO-Objekte BIO-Quellen/Senken und BIO-Filter Fehlerbehandlung Thread-Support Pseudozufallszahlengenerator Client-/Server-Programmierung mit OpenSSL Initialisierung der ssl-bibliothek Der SSL-Kontext Ein unvollständiger SSMTP-Client SSL-Optionen, SSL-Modi und Chiffrenfolgen Sicherer Umgang mit X.509-Zertifikaten Zertifikatsüberprüfung aktivieren Zertifikatsüberprüfung per Callback nachbereiten Identitätsabgleich mit digitalen Zertifikaten SSL-Kommunikation mit eigener Identität Client-/Server-Beispiel: SMTP mit SARTTLS Ein SMTP-Client mit STARTTLS Ein SMTP-Server mit STARTTLS Zusammenfassung 406 A Anhang 409 A.l Zertifikate erstellen mit OpenSSL 409 A.l.l Aufbau einer Zertifizierungsstelle 409 A.l.2 Neue Zertifikate ausstellen 412 A.l.3 Vertrauenswürdige Zertifizierungsstellen 414 A.2 Barrieren mit POSIX-Threads 415 Literaturverzeichnis 423 Sachverzeichnis 427

509-Zertifikaten 368 7.3.1 Zertifikatsüberprüfung aktivieren 372 7.3.2 Zertifikatsüberprüfung per Callback nachbereiten 374 7.3.3 Identitätsabgleich mit digitalen Zertifikaten 380 7.3.4 SSL-Kommunikation mit eigener Identität 387 7.

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