Ethernet i AVR–y, cz.5.pdf

KURS

Ethernet i AVR–y

Ethernet od podstaw, część 5

W poprzednich odcinkach kursu przedstawiłem kilka

serwerów protokołu TCP, czyli programów odbierających

przychodzące połączenia. Teraz pora na przykład

klienta – aplikacji nawiązującej połączenie

z określonym serwerem.

Budowane przez nas układy często

muszą pracować niezawodnie przez

bardzo długi czas w odległych lub

trudno dostępnych miejscach. Przydat-

na jest wówczas możliwość składania

przez urządzenie okresowego raportu

zawierającego np. wyniki pomiarów,

albo informującego o wystąpieniu awa-

rii. Jeśli ma ono dostęp do Internetu,

taki raport można w wygodny spo-

sób dostarczyć odpowiedniej osobie

za pomocą poczty elektronicznej. Jak

za chwilę się przekonamy, wysłanie

e–maila nie jest trudne i posłuży do

zademonstrowania budowy i działania

prostego klienta protokołu TCP.

Do uruchomienia przykładowej

aplikacji opisanej w artykule potrzeb-

ne będzie łącze internetowe oraz

działające konto pocztowe – do te-

stów można je założyć za darmo np.

w jednym z portali internetowych. Bę-

dziemy potrzebować kilku parametrów

tego konta:

– adresu serwera wysyłania poczty

(SMTP).

– nazwy użytkownika i hasła SMTP

(jeżeli serwer, z którego usług ko-

rzystamy tego wymaga).

Parametry te należy ustawić w od-

powiednich makrodeﬁnicjach na po-

czątku kodu programu.

Protokół

SMTP

Za dostarczenie

e–maila do adresata odpo-

wiadają tzw. MTA ( Mail Transfer

Agents ), czyli serwery przekazujące

pocztę. Wraz z danymi każdego kon-

ta pocztowego dostajemy adres MTA

(nazywanego też serwerem SMTP),

który przekazuje pocztę wysyłaną

z tego konta. Protokołem stosowanym

w Internecie do przekazywania e–maili

jest SMTP ( Simple Mail Transfer Pro-

tocol ). Protokół ten jest oparty o proste

komunikaty tekstowe, dlatego e–maila

można wysłać nawet bez używania

progamu pocztowego (Outlook, Thun-

derbird, itp.), korzystając z klienta tel-

netu.

Strukturę wiadomości e–mail

przedstawiono na rys. 1. Podobnie jak

tradycyjny list, e–mail składa się z:

– koperty, zawierającej adres nadaw-

cy ( MAIL From ) i adresata ( RCPT

To ),

– nagłówka, zawierającego między in-

nymi temat ( Subject ), datę wysła-

nia ( Date ), adres zwrotny ( Return–

–path ), nazwę nadawcy ( From )

i odbiorcy ( To ), listę MTA które

uczestniczyły w doręczaniu e–maila

do adresata ( Received ), informacje

o formacie wiadomości

( Content–type ) itd.

– treści wiadomości.

z serwerem SMTP i wysyłającej e–ma-

ila przedstawia list. 9 . Zaczyna ona

pracę od określenia adresu IP serwe-

ra SMTP na podstawie jego nazwy

przez wywołanie funkcji NutDnsGe-

tHostByName() . Następnie two-

rzy nowe gniazdo protokołu TCP za

pomocą znanej z poprzednich części

kursu funkcji NutTcpSocketCre-

ate() . Kolejnym krokiem jest próba

nawiązania połączenia TCP z portem

25 serwera (standardowy port usługi

SMTP) – funkcja NutTcpConnect() .

Jeśli serwer zaakceptuje połączenie,

za pomocą _fdopen() tworzymy

strumień połączony z gniazdem sie-

ciowym, dzięki czemu do odbioru

i wysyłania danych będziemy mogli

używać standardowych funkcji wej-

ścia–wyjścia. Możemy teraz rozpocząć

wysyłanie wiadomości.

Wysyłanie poczty

Spróbujmy wysłać e–mail przed-

stawiony na rys. 6. Bezpośrednio po

nawiązaniu połączenia serwer SMTP

powinien poinformować klienta o go-

towości:

Rys. 6. Struktura wiadomości e–mail

Klient TCP/IP

Zanim wyślemy

e–maila, musimy na-

wiązać połączenie

z serwerem SMTP ob-

sługującym nasze kon-

to pocztowe. Szkielet

klienta TCP w systemie

Nut/OS pokazany jest

na rys. 7.

Kod funkcji send_

mail() łączącej się

Tab. 1. Często spotykane kody odpo-

wiedzi SMTP

Kod Opis

220 Serwer gotowy

221 Serwer kończy połączenie

235 Autentykacja pomyślna

250 Polecenie wykonane

334 Kontynuuj autentykację

354 Rozpocznij wysyłanie wiadomości

500 Nieznane polecenie

501 Nieprawidłowy parametr

535 Autentykacja nieudana

Elektronika Praktyczna 4/2007

101

KURS

List. 9. Kod klienta TCP wysyłającego e–mail (bez obsługi błędów i sprawdzania kodów odpowiedzi z serwera SMTP)

/* funkcja odczytuje ze strumienia f odpowiedz serwera SMTP postaci:

XXX jakis tekst odpowiedzi

i zwraca jej kod (XXX) lub –1, gdy odczyt sie nie udal */

int smtp_get_reply_code(FILE *f)

{

char buf[128];

int code;

int len = fgets(buf, 128, f);

if(len<=0) return –1;

sscanf(buf, “%d”, &code);

return code;

}

/* funkcja wysyla e–maila z konta o parametrach z bloku „Konﬁguracja konta pocztowego SMTP“.

rcpt_addr – e–mail adresata

subject – temat wiadomosci

message – tresc wiadomosci */

int smtp_send_mail(char *rcpt_addr, char *subject, char *message)

{

char buf[64];

// gniazdo TCP reprezentujace polaczenie z serwerem SMTP

TCPSOCKET *sock;

// deskryptor pliku polaczony z gniazdem

FILE *f;

u_long ip_addr;

// Odpytujemy serwer DNS o adres IP serwera wysylania poczty (SMTP) o nazwie podanej

// w SMTP_SERVER_ADDRESS

ip_addr = NutDnsGetHostByName(SMTP_SERVER_ADDRESS);

// tworzymy nowe gniazdo protokolu TCP

sock = NutTcpCreateSocket();

// probujemy polaczyc z portem 25 serwera SMTP

NutTcpConnect(sock, ip_addr, 25);

// tworzymy deskryptor pliku polaczony z gniazdem sock

f = _fdopen((int) sock, “r+b”);

// serwer powinien na poczatku przedstawic sie nam i wyslac kod 220 oznaczajacy gotowosc

if(smtp_get_reply_code(f) != SMTP_READY) .....

// przedstawiamy sie serwerowi. Wbrew standardowi, podana nazwa nie musi byc nazwa FQDN hosta,

// ktory laczy sie z serwerem.

fprintf(f, „HELO ethernut.localdomain\n”);

// upewniamy sie, ze dane zostaly wyslane przez wywołanie fﬂush()

fﬂush(f);

// sprawdzamy, czy serwer wykonal polecenie

if(smtp_get_reply_code(f) != SMTP_REQUEST_COMPLETED)....

#ifndef SMTP_DISABLE_AUTH

// probujemy sie zalogowac

fprintf(f, „AUTH LOGIN\n”);fﬂush(f);

smtp_get_reply_code(f);

// wysylamy zakodowana w base64 nazwe uzytkownika

base64_encode(SMTP_USER_NAME, buf, strlen(SMTP_USER_NAME));

fprintf(f, „%s\n”, buf);fﬂush(f);

smtp_get_reply_code(f);

// wysylamy zakodowane w base64 haslo

base64_encode(SMTP_PASSWORD, buf, strlen(SMTP_PASSWORD));

fprintf(f, „%s\n”, buf);fﬂush(f);

// odczytujemy odpowiedz serwera, jesli podalismy poprawny login i haslo bedzie miala kod 235 (AUTH_SUCCESSFUL)

if(smtp_get_reply_code(f) != SMTP_AUTH_SUCCESSFUL) RETURN_ERROR(SM_AUTH_ERROR);

#endif

// wysylamy adres nadawcy

fprintf(f, „MAIL From:<%s>\n”, SENDER_EMAIL); fﬂush(f);

smtp_get_reply_code(f);

// wysylamy adres adresata :P

fprintf(f, „RCPT To:<%s>\n”, rcpt_addr); fﬂush(f);

smtp_get_reply_code(f);

// wysylamy komende DATA oznaczajaca poczatek danych listu

fprintf(f, „DATA\n”, SENDER_EMAIL); fﬂush(f);

smtp_get_reply_code(f);

// wysylamy naglowki listu (temat, nadawce, odbiorce):

fprintf(f, „From: %s\n”, SENDER_EMAIL);

fprintf(f, „To: %s\n”, rcpt_addr);

fprintf(f, „Subject: %s\n”, subject);

// miedzy naglowkami a trescia powinna znajdowac sie 1 pusta linia:

fprintf(f,”\n”);

// wysylamy tresc listu

fprintf(f,“%s\n“, message);

// ... i sygnalizujemy serwerowi koniec wiadomosci przez wyslanie kropki w nowej linii:

fprintf(f,”.\n”);

fﬂush(f);

smtp_get_reply_code(f);

// konczymy sesje

fprintf(f,“QUIT\n“);

fﬂush(f);

102

Elektronika Praktyczna 4/2007

KURS

List. 9. c.d.

smtp_get_reply_code(f);

// zamykamy gniazdo

fclose(f);

NutTcpCloseSocket(sock);

}

int main(void)

{

initialize();

init_network();

smtp_send_mail(“jakisemail@serwer.com”, “Testowy mail z Ethernuta”, “Oto testowy mail wyslany z plytki Ethernut!”);

for(;;);

}

Ważniejsze funkcje spotykane w programie z list. 9

int NutTcpConnect(TCPSOCKET *sock, u_long addr, u_short port).

Funkcja próbuje nawiązać połączenie TCP z portem port serwera o adresie IP addr. Jeżeli połą-

czenie zostanie ustanowione, funkcja zwraca 0, a gniazdo sock reprezentuje nawiązane połączenie.

Jeśli próba połączenia nie powiedzie się, NutTcpConnect() zwraca –1, zaś przyczynę niepowodzenia

można sprawdzić za pomocą funkcji:

int NutTcpError(TCPSOCKET *sock).

Wszystkie kody błędów zwracane przez tę funkcję znajdują się w pliku nagłówkowym net/errno.h,

poniżej wymione są najczęściej spotykane:

– ECONNREFUSED: Connection refused – serwer odrzucił połączenie

– EHOSTUNREACH: No route to host – nie można znaleźć serwera

– ENETUNREACH: Network is unreachable – sieć jest niedostępna. Błąd występuje często, gdy

mamy niepoprawnie skonﬁgurowany interfejs sieciowy.

u_long NutDnsGetHostByName(CONST char *name);

Funkcja pyta serwer DNS (patrz ramka DNS) o adres IP komputera o nazwie name. Adres IP jest zwraca-

ny w postaci liczby 32–bitowej, a jeśli nie udało się go ustalić (np. serwer DNS nie odpowiedział lub host

o podanej nazwie nie istnieje), funkcja zwraca wartość 0. Na przykład wywołanie:

NutDnsGetHostByName(„www.ep.com.pl”);

zwróci wartość 0x3e81ef92, czyli adres serwera www.ep.com.pl (62.129.239.146) zapisany szesnastkowo.

Jeśli nasze urządzenie nie używa DHCP do konﬁguracji sieci, przed pierwszym wywołaniem NutDnsGetHo-

stByName() konieczne jest ustawienie adresów serwerów DNS za pomocą funkcji:

void NutDnsConﬁg2 ( u_char * hostname, u_char * domain, u_long pdnsip, u_long sdnsip )

gdzie:

hostname, domain – nazwa i domena DNS naszego urządzenia. Ponieważ system w obecnej wersji

nie wykorzystuje tych parametrów, możemy podać tam dowolne wartości.

pdnsip – adres IP pierwotnego serwera DNS

sdnsip – adres IP zapasowego serwera DNS

Przykładowo, jeśli korzystamy z łącza DSL TPSA, DNS–y konﬁgurujemy w następujący sposób:

NutDnsConﬁg2(„ethernut”,”localdomain”,

inet_addr(„194.204.159.1”),

inet_addr(„194.204.152.34”));

Rys. 7. Struktura prostego klienta TCP

w systemie Nut/OS

i odczytuje z niej kod, który zwraca

w postaci liczby typu int . Najważ-

niejsze kody odpowiedzi SMTP obja-

śniono w tab. 1 .

Pierwszą czynnością jest przedsta-

wienie się serwerowi za pomocą ko-

mendy HELO :

klient: HELO nazwa_

klienta\n

Zalecane jest podanie pełnej na-

zwy domeny (FQDN – Fully Qualiﬁed

Domain Name ) klienta. W praktyce

wysyłana nazwa może być dowolna

– często podaje się adres IP klien-

ta w nawiasach kwadratowych []. Po

otrzymaniu komendy HELO serwer

powinien zwrócić kod 250 oznaczają-

cy poprawne wykonanie polecenia:

serwer: 250 smtp.

jakasdomena.com: Hello,

nazwa_klienta \n

Kolejnym krokiem jest zwykle

autentykacja użytkownika, czy-

li podanie jego nazwy i hasła.

Obecnie jest ona wymagana przez

większość serwerów SMTP. Istnie-

je kilka metod autentykacji, jedną

z częściej stosowanych jest metoda

klient: AUTH LOGIN\n

serwer: 334

VXNlcm5hbWU6\n (tekst

„Username:” zakodowany w base64)

klient: nazwa_

uzytkownika_zakodowana_w_

base64\n

serwer: 334

UGFzc3dvcmQ6 \n (tekst

„Password:” zakodowany w base64)

klient: haslo_

uzytkownika_zakodowane_w_

base64 \n

serwer: 220 smtp.

jakasdomena.com ESMTP

ready\n (\n – znak końca

wiersza)

Liczba na początku to kod od-

powiedzi serwera SMTP. Kod 220

oznacza że serwer jest gotowy i cze-

ka na dalsze polecenia. Dla naszego

programu istotny jest tylko ten kod,

tekst następujący po nim jest jedynie

objaśnieniem dla użytkownika. Poja-

wiająca się na list. 9 funkcja smtp_

get_reply_code() odbiera za po-

mocą fread() odpowiedź z serwera

Elektronika Praktyczna 4/2007

103

KURS

Objaśnienia niektórych pojęć występujących w artykule

SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol ) – protokół komunikacyjny będący standardem przekazy-

wania poczty elektronicznej w Internecie. Jest stosowany od wczesnych lat 80, do dziś (z wieloma

rozszerzeniami). Usługa SMTP zwykle działa na porcie 25 TCP. Szczegółowy opis protokołu SMTP

znajduje się w RFC2821 ( http://tools.ietf.org/html/rfc2821 ).

DNS ( Domain Name System ) – w dużym uproszczeniu jest to system serwerów tłumaczących

nazwy komputerów w Sieci na ich adresy IP. Skrót DNS odnosi się też do pojedynczego serwera

nazw (Domain Name Server).

Kodowanie base64 – jest to kodowanie, czyli sposób zapisu danych (nie należy mylić z szyfrowa-

niem!) chroniący je przed przypadkowym uszkodzeniem przy przesyłaniu przez różne, często nie-

kombatybilne ze sobą urządzenia sieciowe lub programy (np. różniące się liczbą bitów przypadającą

na znak ASCII – maszyna, która ma 7 bitów na znak nie przekaże poprawnie znaków 8–bitowych).

Zakodowanie ciągu bajtów w base64 polega na podzieleniu wejściowego strumienia danych na

3–bajtowe (czyli 24–bitowe) bloki, a następnie na zapisaniu ich w postaci czterech znaków ASCII

z 64–elementowego zbioru (kolejno: duże i małe litery alfabetu łacińskiego, cyfry oraz znaki + i /)

z których każdy koduje 6 kolejnych bitów wejściowego bloku. Jeśli blok wejściowy ma rozmiar,

który nie jest wielokrotnością liczby 3, blok wyjściowy dopełnia się znakami = tak, by jego rozmiar

był wielokrotnością liczby 4.

Kodowanie base64 jest wykorzystywane między innymi w poczcie elektronicznej przy przesyłaniu

binarnych załączników oraz nazw użytkownika i haseł w metodach AUTH PLAIN i AUTH LOGIN.

Przykład – kodowanie napisu TEST :

Wynikiem jest ciąg znaków VEVTVA==

Jeśli wszystko przebiegnie po-

myślnie, otrzymamy odpowiedź

zbliżoną do poniższej:

serwer: 235

Authentication successful\n

W przypadku podania niepopraw-

nej nazwy użytkownika i/lub hasła,

odpowiedź serwera będzie następu-

jąca: serwer: 535

Authentication failed \n

Program z list. 9 pozwala na po-

minięcie etapu autentykacji przez

odkomentowanie makrodeﬁnicji

SMTP_DISABLE_AUTH na początku

kodu. Po „ceremonii” przedstawiania

się i autentykacji przesyłamy serwe-

rowi dane z koperty wiadomości,

czyli adres nadawcy i odbiorcy:

klient: MAIL from:

<jasio@jakasdomena.com>\n

serwer: 250 Sender OK\

klient: To:

Malgosia Nowak

(malgosia@jakasdomena2.com)\

klient: Subject: List

od Jasia\n

klient: \n (jedna pusta

linia)

klient: Czesc Malgosiu\

kilent: (ciąg dalszy treści) \

klient: .\n (koniec treści

listu serwer: 250 Message

accepted

To wszystko – nasz e–mail został

wysłany. Podczas jednej sesji możemy

wysłać kilka e–maili. Przy wysyłaniu

następnych wiadomości nie ma po-

trzeby wysyłania komendy HELO i po-

wtórnej autentykacji. Po wysłaniu

wszystkich widomości sesję należy

zakończyć wydając polecenie QUIT :

klient: QUIT \n

serwer: 221 smtp.

jakasdomena.com Out. \n

Po poprawnym zakończeniu sesji,

zamykamy strumień połączony z soc-

ketem za pomocą funkcji fclose() ,

a następnie gniazdo sieciowe, wywołu-

jąc funkcję NutTcpCloseSocket() .

Tomasz Włostowski, EP

tomasz.wlostowski@ep.com.pl

klient: RCPT to:

<malgosia@jakasdomena2.com> \

serwer: 250 Recipient

OK\n

Następnie wydajemy polecenie

DATA , po którym wysyłamy nagłó-

wek, jedną pustą linię, a następnie

treść wiadomości. Koniec listu sygna-

lizujemy serwerowi przez wysłanie

linii zawierającej pojedynczą kropkę:

klient: DATA\n

serwer: 354 Go

ahead... \n

klient: From:

Jas Kowalski

(jasio@jakasdomena.com) \n

Kody źródłowe przykładowych programów

znajdują się na płycie CD–EP oraz na stronach

http://ethernut.ep.com.pl oraz

http://wlostowski.ep.com.pl .

104

Elektronika Praktyczna 4/2007

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: