IRC Server Projesi

Bu proje, Internet Relay Chat (IRC) protokolünü temel alan bir sunucu uygulamasıdır. Modern C++ kullanılarak geliştirilmiş olup, POSIX soket programlama API'lerini kullanmaktadır.

İçindekiler

1. Proje Yapısı
2. Kurulum
3. Kullanım
4. Teknik Detaylar
5. Soket Programlama
6. IRC Komutları

Proje Yapısı

Proje, modüler bir yapıda tasarlanmış olup aşağıdaki ana bileşenlerden oluşmaktadır:

.
├── Server.cpp            # Ana sunucu sınıfı implementasyonu
├── ServerConnection.cpp  # Bağlantı yönetimi işlemleri
├── ServerCommand.cpp     # Komut işleme mekanizmaları
├── Client.cpp           # İstemci yönetimi
├── Channel.cpp          # Kanal yönetimi
└── Commands/            # IRC komutları implementasyonları

Kurulum

Projeyi derlemek için aşağıdaki komutları kullanın:

make        # Projeyi derler
make clean  # Obje dosyalarını temizler
make fclean # Tüm derlenmiş dosyaları temizler
make re     # Temiz bir şekilde yeniden derler

Kullanım

Sunucuyu başlatmak için:

./ircserv <port> <password>

• port: Sunucunun dinleyeceği port numarası (1024-65535 arası)
• password: Sunucu şifresi

Teknik Detaylar

Soket Programlama

IRC sunucumuz, POSIX soket programlama API'lerini kullanarak çok istemcili bir ağ uygulaması olarak çalışır. Programın çalışma mantığı şu şekildedir:

1. Başlangıç Aşaması

   • Sunucu başlatıldığında, öncelikle bir TCP soketi oluşturulur.
   • Bu soket, belirtilen port üzerinden gelen bağlantıları dinlemek üzere yapılandırılır.
   • Soket, tekrar kullanılabilir (reusable) olarak ayarlanır ki sunucu yeniden başlatıldığında "address already in use" hatası alınmasın.

2. Dinleme Aşaması

   • Soket, belirtilen porta bağlanır (bind edilir).
   • Pasif dinleme moduna geçilir ve bağlantı istekleri kabul edilmeye başlanır.
   • Bu aşamada sunucu, yeni bağlantıları kabul etmeye hazırdır.

3. Çoklu İstemci Yönetimi

   • Sunucu, tek bir thread üzerinde birden fazla istemciyi yönetebilmek için select() mekanizmasını kullanır.
   • Her bir soket için okuma, yazma ve hata durumları eşzamanlı olarak izlenir.
   • Bu sayede sunucu, bloklama olmadan tüm istemcilere hizmet verebilir.

4. Bağlantı Yönetimi

   • Yeni bir istemci bağlandığında:
     • Bağlantı kabul edilir ve yeni bir soket oluşturulur
     • İstemcinin IP adresi alınır ve kaydedilir
     • İstemci bilgileri veri yapılarına eklenir
   • Mevcut istemcilerden veri geldiğinde:
     • Veri okunur ve işlenir
     • IRC protokolüne göre komutlar yorumlanır
     • Gerekli yanıtlar oluşturulur ve gönderilir
   • Bir istemci bağlantıyı kestiğinde:
     • Soket kapatılır
     • İstemci bilgileri temizlenir
     • İlgili kanallardan çıkarılır

5. Veri İşleme

   • İstemcilerden gelen veriler tamponlarda (buffer) toplanır
   • Tampondaki veriler tam komutlar halinde işlenir
   • Her komut için uygun işleyici (handler) çağrılır
   • Yanıtlar oluşturulur ve ilgili istemcilere iletilir

6. Hata Yönetimi

   • Bağlantı kopmaları tespit edilir ve temizlenir
   • Soket hataları kontrol edilir ve yönetilir
   • Buffer taşmaları engellenir
   • Geçersiz komutlar reddedilir

Bu yapı sayesinde sunucu:

• Çok sayıda istemciye eşzamanlı hizmet verebilir
• Kaynakları verimli kullanır
• Güvenilir ve kararlı çalışır
• Ölçeklenebilir bir yapı sunar

Soket Programlama Akışı

1. Soket Oluşturma ve Yapılandırma

// Soket oluşturma
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

// Soket yapılandırması
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;           // IPv4 protokolü
server_addr.sin_port = htons(port);         // Port numarası (network byte order)
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;   // Tüm interface'leri dinle

// SO_REUSEADDR ve SO_REUSEPORT seçeneklerini etkinleştirme
int opt = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt));

2. Soketin Bağlanması ve Dinleme

// Soketi belirtilen adres ve porta bağlama
bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

// Soketi pasif dinleme moduna alma (max 3 bekleyen bağlantı)
listen(sockfd, 3);

3. I/O Multiplexing ile Bağlantı Yönetimi

// fd_set yapısını hazırlama
fd_set read_fds;
FD_ZERO(&read_fds);                // Kümeyi temizle
FD_SET(sockfd, &read_fds);        // Ana soketi dinleme kümesine ekle

while (true) {
    fd_set active_fds = read_fds;  // Orijinal kümeyi koru
    
    // Soketleri izle (blocking)
    select(max_fd + 1, &active_fds, NULL, NULL, NULL);
    
    // Yeni bağlantı kontrolü
    if (FD_ISSET(sockfd, &active_fds)) {
        handleNewConnection();
    }
    
    // Mevcut bağlantıları kontrol et
    for (client_index = 0; client_index < connected_clients.size(); client_index++) {
        if (FD_ISSET(connected_clients[client_index], &active_fds)) {
            handleClientData(client_index, active_fds);
        }
    }
}

4. Yeni Bağlantı Kabulü

void handleNewConnection() {
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
    
    // Yeni bağlantıyı kabul et
    int client_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
    
    // IP adresini string formatına dönüştür
    char ip_str[INET_ADDRSTRLEN];
    inet_ntop(AF_INET, &(client_addr.sin_addr), ip_str, INET_ADDRSTRLEN);
    
    // Yeni soketi izleme kümesine ekle
    FD_SET(client_sockfd, &read_fds);
    connected_clients.push_back(client_sockfd);
    
    // Client nesnesini oluştur ve yapılandır
    Client new_client(client_sockfd);
    new_client.setIp_address(ip_str);
    clients.push_back(new_client);
}

5. Veri Alışverişi

void handleClientData(size_t client_index, fd_set& active_fds) {
    std::vector<char> buffer(1024, 0);
    
    // Veri al
    int bytes_received = recv(connected_clients[client_index], &buffer[0], buffer.size(), 0);
    
    if (bytes_received <= 0) {
        disconnectClient(client_index);
        return;
    }
    
    // Alınan veriyi işle
    std::string received_data(&buffer[0], bytes_received);
    clients[client_index].appendToCommandBuffer(received_data);
    processClientBuffer(client_index);
}

// Veri gönderme (Client sınıfı içinde)
void Client::message(const std::string &message) const {
    send(c_sockfd, message.c_str(), message.size(), 0);
}

6. Bağlantı Sonlandırma

void disconnectClient(size_t client_index) {
    int client_fd = connected_clients[client_index];
    
    // Soketi kapat
    close(client_fd);
    
    // İzleme kümesinden çıkar
    FD_CLR(client_fd, &read_fds);
    
    // Client verilerini temizle
    connected_clients.erase(connected_clients.begin() + client_index);
    clients.erase(clients.begin() + client_index);
}

Bu akış, POSIX soket API'lerini kullanarak çok istemcili bir IRC sunucusu implementasyonunu gerçekleştirir. select() fonksiyonu ile I/O multiplexing sağlanarak, tek bir thread üzerinde birden fazla bağlantı eşzamanlı olarak yönetilir.

1. socket()

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

• Açıklama: Yeni bir soket oluşturur
• Parametreler:
  • domain: Haberleşme domain'i (AF_INET: IPv4)
  • type: Soket tipi (SOCK_STREAM: TCP)
  • protocol: Protokol tipi (0: varsayılan)
• Dönüş Değeri: Başarılı olursa soket dosya tanımlayıcısı, hata durumunda -1
• Kullanım Örneği:

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

2. setsockopt()

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

• Açıklama: Soket seçeneklerini ayarlar
• Parametreler:
  • sockfd: Soket dosya tanımlayıcısı
  • level: Protokol seviyesi (SOL_SOCKET)
  • optname: Seçenek adı (SO_REUSEADDR)
  • optval: Seçenek değeri
  • optlen: optval'in boyutu
• Önemli: SO_REUSEADDR seçeneği, sunucunun yeniden başlatılması durumunda "Address already in use" hatasını önler

3. bind()

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

• Açıklama: Soketi belirli bir adres ve porta bağlar
• Parametreler:
  • sockfd: Soket dosya tanımlayıcısı
  • addr: Bağlanılacak adres yapısı
  • addrlen: Adres yapısının boyutu
• Adres Yapısı:

struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;     // AF_INET
    in_port_t sin_port;         // Port numarası (network byte order)
    struct in_addr sin_addr;    // IPv4 adresi
};

4. listen()

int listen(int sockfd, int backlog);

• Açıklama: Soketi pasif dinleme moduna alır
• Parametreler:
  • sockfd: Soket dosya tanımlayıcısı
  • backlog: Bekleyen bağlantı kuyruğunun maksimum uzunluğu
• Not: Backlog değeri sistem tarafından sınırlandırılabilir (Linux'ta genellikle 128)

5. accept()

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

• Açıklama: Gelen bağlantı isteğini kabul eder
• Parametreler:
  • sockfd: Dinleyen soket
  • addr: İstemci adres bilgisi (NULL olabilir)
  • addrlen: addr yapısının boyutu
• Dönüş: Yeni bağlantı için soket tanımlayıcısı

6. recv()

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

• Açıklama: Soketten veri okur
• Parametreler:
  • sockfd: Soket tanımlayıcısı
  • buf: Veri tamponu
  • len: Tampon boyutu
  • flags: Alım seçenekleri (genellikle 0)
• Dönüş: Okunan byte sayısı, 0 bağlantı kapandığında, -1 hata durumunda

7. select()

int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

• Açıklama: I/O multiplexing için kullanılır, birden fazla soketi eşzamanlı olarak izler
• Parametreler:
  • nfds: İzlenecek en yüksek dosya tanımlayıcısı + 1
  • readfds: Okuma için izlenecek soketler kümesi
  • writefds: Yazma için izlenecek soketler kümesi
  • exceptfds: İstisnai durumlar için izlenecek soketler
  • timeout: Zaman aşımı değeri

IP İlişkili Fonksiyonlar

1. inet_ntop()

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

• Açıklama: IP adresini okunabilir string formatına dönüştürür
• Parametreler:
  • af: Adres ailesi (AF_INET: IPv4)
  • src: Kaynak IP adresi
  • dst: Hedef string buffer
  • size: Buffer boyutu
• Dönüş: Başarılı olursa dst pointer'ı, hata durumunda NULL
• Kullanım Örneği:

char ip_str[INET_ADDRSTRLEN];
inet_ntop(AF_INET, &(client_addr.sin_addr), ip_str, INET_ADDRSTRLEN);

2. inet_pton()

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

• Açıklama: String formatındaki IP adresini binary formata dönüştürür
• Parametreler:
  • af: Adres ailesi (AF_INET: IPv4)
  • src: Kaynak IP string'i
  • dst: Hedef binary buffer
• Dönüş: Başarılı olursa 1, hatalı format 0, hata durumunda -1
• Kullanım Örneği:

struct sockaddr_in addr;
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.1", &(addr.sin_addr));

3. htons() / ntohs()

uint16_t htons(uint16_t hostshort);  // Host to Network Short
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);   // Network to Host Short

• Açıklama: Port numaralarını host ve network byte order arasında dönüştürür
• Parametreler:
  • hostshort: Host byte order'daki değer
  • netshort: Network byte order'daki değer
• Kullanım Örneği:

server_addr.sin_port = htons(port);        // Port numarasını network byte order'a çevirir
int client_port = ntohs(addr.sin_port);    // Network byte order'dan host byte order'a çevirir

4. INADDR_ANY

server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

• Açıklama: Sunucunun tüm network interface'lerinden gelen bağlantıları dinlemesini sağlar
• Özellikler:
  • Tüm yerel IP adreslerini dinler
  • 0.0.0.0 IP adresine karşılık gelir
  • Sunucu uygulamalarında yaygın olarak kullanılır

fd_set ve İlgili Makrolar

typedef struct {
    unsigned long fds_bits[FD_SETSIZE/NFDBITS];
} fd_set;

• Açıklama: fd_set, dosya tanımlayıcılarını bir bit maskesi olarak tutan bir veri yapısıdır
• Önemli Makrolar:

1. FD_ZERO

void FD_ZERO(fd_set *set);

• fd_set yapısını sıfırlar
• Kullanım örneği:

fd_set read_fds;
FD_ZERO(&read_fds);  // read_fds kümesini temizler

2. FD_SET

void FD_SET(int fd, fd_set *set);

• Belirtilen dosya tanımlayıcısını kümeye ekler
• Kullanım örneği:

FD_SET(sockfd, &read_fds);  // sockfd'yi izlenecek soketler kümesine ekler

3. FD_CLR

void FD_CLR(int fd, fd_set *set);

• Belirtilen dosya tanımlayıcısını kümeden çıkarır
• Kullanım örneği:

FD_CLR(client_fd, &read_fds);  // client_fd'yi kümeden çıkarır

4. FD_ISSET

int FD_ISSET(int fd, fd_set *set);

• Belirtilen dosya tanımlayıcısının kümede olup olmadığını kontrol eder
• Dönüş değeri: Dosya tanımlayıcısı kümede varsa true (0'dan farklı), yoksa false (0)
• Kullanım örneği:

if (FD_ISSET(client_fd, &read_fds)) {
    // client_fd üzerinde okuma için hazır veri var
}

fd_set Kullanım Örneği

fd_set read_fds;
FD_ZERO(&read_fds);                // Kümeyi temizle
FD_SET(server_fd, &read_fds);      // Ana sunucu soketini ekle

// Bağlı istemcileri ekle
for (int client_fd : connected_clients) {
    FD_SET(client_fd, &read_fds);
}

// select() ile soketleri izle
fd_set temp_fds = read_fds;        // Orijinal kümeyi koru
select(max_fd + 1, &temp_fds, NULL, NULL, NULL);

// Hazır olan soketleri kontrol et
if (FD_ISSET(server_fd, &temp_fds)) {
    // Yeni bağlantı isteği var
    accept_new_connection();
}

// İstemci soketlerini kontrol et
for (int client_fd : connected_clients) {
    if (FD_ISSET(client_fd, &temp_fds)) {
        // İstemciden veri gelmiş
        handle_client_data(client_fd);
    }
}

IRC Komutları

Temel Komutlar

Komut	Sözdizimi	Parametreler	Açıklama	Gereksinimler
USER	USER <nick> <mode> <unused> :<username>	• nick: Takma ad • mode, unused: Kullanılmıyor • username: Kullanıcı adı	İlk bağlantı için kullanıcı kaydı	• İlk bağlantıda zorunlu • Benzersiz nickname
PASS	PASS <password>	• password: Sunucu şifresi	Sunucu şifresi ile giriş	• İlk bağlantıda zorunlu
NICK	NICK <nickname>	• nickname: Yeni takma ad	Kullanıcı takma adını değiştirir	• Benzersiz olmalı

Kanal Komutları

Komut	Sözdizimi	Parametreler	Açıklama	Gereksinimler
JOIN	JOIN <#channel>	• #channel: Kanal adı	Kanala katılım	• Login olmuş olmak
PRIVMSG	PRIVMSG <hedef> [:mesaj]	• hedef: Kanal/kullanıcı • mesaj: İletilecek mesaj	Mesaj gönderimi	• Kanala üye olmak • : ile boşluklu mesaj
TOPIC	TOPIC <#channel> <topic>	• #channel: Kanal • topic: Yeni konu	Kanal konusunu değiştirir	• Operator olmak
KICK	KICK <#channel> <nick> [:reason]	• #channel: Kanal • nick: Hedef kullanıcı • reason: Sebep	Kullanıcıyı kanaldan atar	• Operator olmak

Yönetim Komutları

Komut	Sözdizimi	Parametreler	Açıklama	Özellikler
MODE	MODE <#channel> <+/-><flags> [param]	• flags: o/k/i/t/l • param: Gerekli parametre	Kanal ayarlarını değiştirir	Mod Tipleri: • o: Operator • k: Şifre • i: Invite-only • t: Topic koruması • l: Kullanıcı limiti
INVITE	INVITE <nick> <#channel>	• nick: Kullanıcı • #channel: Kanal	Kullanıcıyı kanala davet eder	• Operator olmak gerekli
HELP	HELP [komut]	• komut: Komut adı	Komut yardımı gösterir	• Herkes kullanabilir

Hata Kodları

Kod	Hata	Açıklama
401	ERR_NOSUCHNICK	Belirtilen nickname bulunamadı
403	ERR_NOSUCHCHANNEL	Belirtilen kanal bulunamadı
431	ERR_NONICKNAMEGIVEN	Nickname belirtilmedi
432	ERR_ERRONEUSNICKNAME	Geçersiz nickname
433	ERR_NICKNAMEINUSE	Nickname kullanımda
461	ERR_NEEDMOREPARAMS	Eksik parametre
464	ERR_PASSWDMISMATCH	Yanlış şifre
482	ERR_CHANOPRIVSNEEDED	Operator yetkisi gerekli

Güvenlik Önlemleri

1. Şifre doğrulama
2. Kanal operatör yetkileri
3. Bağlantı sınırlamaları
4. Buffer overflow koruması

Performans Optimizasyonları

1. Select() ile etkin I/O multiplexing
2. Verimli bellek yönetimi
3. Komut işleme optimizasyonları
4. Bağlantı havuzu yönetimi