Podstawy Programowania sieciowego w Javie Wykład 10

(1)

Uniwersytet Łódzki

Wydział Matematyki i Informatyki, Katedra Analizy Nieliniowej

Podstawy Programowania sieciowego w Javie

Wykład 10

mgr inż. Michał Misiak

(2)

Podstawy sieci

 W Javie aplikacje sieciowe

mogą być tworzone w warstwie aplikacji bez koniczności obsługi UDP/TCP

 Obsługa sieci jest niezależna od platformy

 Typ transportu:

 UDP: brak gwarancji doręczenia pakietu, brak gwarancji

sekwencyjności doręczania pakietów, multicast

 TCP: niezawodna komunikacja, charakter połączeniowy, kontrola przepływu i transmisji

Warstwa aplikacji

Warstwa Transportowa

Warstwa Sieci

Warstwa Łącza

TCP, UDP

IP, ICMP, IGMP HTTP, FTP

ARP, RARP Model odniesienia TCP/IP

(3)

Porty

 Przeznaczenie danych w

Internecie określane jest przez:

 adres IP (32 bity)

 numer portu (16 bitów)

 Porty wykorzystywane są do kojarzenia aplikacji z danymi przychodzącymi na interfejs

 Numery portów: 0 – 65535

 Zastrzeżone numery portów: 0 – 1023. Wykorzystywane do usług takich jak HTTP, FTP, etc…

 W TCP serwer rejestruje się do nasłuchiwania na danym

gnieździe, skojarzonym z określonym portem (bind)

TCP lub UDP

port port port port port

app app

app

port payload

(4)

Uniform Resource Locator

 Pozwala na lokalizację zasobów (np. plików, baz danych, komend, etc…) w Internecie

 URL reprezentowany przez klasę URL w pakcie java.net

 URL składa się z dwóch elementów:

 Identyfikatora protokołu

 Nazwy zasobów

 Tworzenie URL:

 URL ul = new URL("http://www.ul.lodz.pl/");

 Tworzenie URL z uwzględnieniem kodowania znaków specjalnych:

 URI uri = new URI("http", "foo.com", "/hello world/", "");

 Metody do parsowania URL:

 getProtocol, getAuthority, getHost, getPort, getPath, getQuery, getFile, getRef

 Otwieranie strumienia na URL:

 metoda OpenStream, która zwraca java.io.InputStreamobject

 Połączenie z zasobami z wykorzystaniem określonego protokołu dla URL:

 metoda openConnection zwraca URLConnection, możliwość zrzutowania na konkretny protokół java.net.HttpURLConnection

(5)

Przykład 1.

import java.net.*;

import java.io.*;

public class URLReader {

public static void main(String[] args) throws Exception { URL yahoo = new URL("http://www.yahoo.com/");

BufferedReader in = new BufferedReader(

new InputStreamReader( yahoo.openStream()));

String inputLine;

while ((inputLine = in.readLine()) != null) System.out.println(inputLine);

in.close();

} }

Źródło: http://java.sun.com/docs/books/tutorial/networking/urls/readingURL.html

Aplikacja wyświetlająca zawartość strony na standardowe wyjście.

(6)

Przykład 2.

import java.net.*;

import java.io.*;

public class URLConnectionReader {

public static void main(String[] args) throws Exception { URL yahoo = new URL("http://www.yahoo.com/");

URLConnection yc = yahoo.openConnection();

BufferedReader in = new BufferedReader(

new InputStreamReader(

yc.getInputStream()));

String inputLine;

while ((inputLine = in.readLine()) != null) System.out.println(inputLine);

in.close();

} }

Aplikacja wyświetlająca zawartość strony na standardowe wyjście. Otwieranie połączenia dla określonego protokołu.

(7)

Pisanie pod wskazany URL



Kroki wymagane do stworzenia klienta piszącego pod wskazany URL



utworzenie URL



pobranie obiektu URLConnection



ustawienie właściwości pisania do strumienia



otwarcie połączenia do zasobów



pobranie strumienia wyjściowego z obiektu połączenie



zapis do strumienia wyjściowego



zamknięcie strumienia wyjściowego

(8)

Przykład 3.

import java.io.*; import java.net.*;

public class Reverse {

public static void main(String[] args) throws Exception { ...

(1) URL url = new URL(args[0]);

(2) URLConnection connection = url.openConnection();

(3) connection.setDoOutput(true);

(4) OutputStreamWriter out = new OutputStreamWriter(

connection.getOutputStream());

(5) out.write("string=" + stringToReverse);

out.close();

...

} }

Aplikacja pozwalająca na zapis do strumienia wyjściowego.

(9)

InetAddress



Klasa reprezentuje 32 bitowy lub 128 bitowy adres IP na protokole transportowym UDP lub TCP



Złożony jest z adresu IP oraz nazwy hosta



Dwa typy adresów: multicast i unicast



Metody:

 (static) getLocalHost() – zwraca obiekt klasy InetAddres opisujący lokalny komputer

 String getHostAddress() – zwraca adres w postaci XXX.XXX.XXX.XXX

 String getHostName() – zwraca adres w postaci maszyna.domena1.domena2 …

 Metody pomocnicze postaci: is???(), np. isMulticastAddress()

(10)

Architektura zcentralizowana

(11)

Architektura Klient-Serwer

 Architektura rozproszona

Baza danych

Serwer

„Gruby” klient

Logika usługowa

(12)

Architektura Klient-Serwer

Porty

Serwer Klient

Porty

Nasłuchiwanie

Porty

Serwer Klient

Porty

Przydzielenie portu

•nazwa hosta serwera

•numer portu serwera, na którym nasłuchuje

Przywiązanie klienta do konkretnego portu Port, na którym klient nasłuchuje

Przepięcie klienta na nowy port, w celu zwolnienia portu do nasłuchiwania

Gniazdo (socket): jest punktem końcowym wykorzystywanym do zestawiania dwukierunkowego połączenia pomiędzy działającymi aplikacjami w sieci.

Gniazdo jest przywiązane do wybranego portu, tak że warstwa TCP może identyfikować aplikację, do której powinny zostać dostarczone dane.

ServerSocekt Socekt

(13)

Architektura wielowarstwowa

Cienki klient

Logika usługowa Logika usługowa

Logika usługowa

Baza danych Warstwa pośrednicząca

Warstwa pośrednicząca

Zalety architektury rozproszonej:

•Skalowalność aplikacji

•Dostępność

•Rozszerzalność aplikacji

•Bezpieczeństwo

Usługi

Wady architektury rozproszonej:

•Dodatkowa złożoność aplikacji

•Potencjalnie wiele miejsc, w których mogą wystąpić błędy

•Ograniczenia związane z przepustowością łączy komunikacyjnych

(14)

Przykład architektury wielowarstwowej

(15)

Czytanie i zapis z gniazda

 Utwórz gniazdo. Wymagana

nazwa maszyny oraz numer portu.

 Pobierz strumień wejściowy i wyjściowy: PrintWriter i

BufferedReader

 Czytaj linie po linii z

BufferedReader i pisz do PrintWriter

 Zamknij strumienie

 Zamknij połączenie

 Utwórz gniazdo ServerSocekt na określonym porcie

 Zadeklaruj zamienną typu ClientSocket

 Użyj metody accept w celu odebrania i ustanowienia przychodzącego

połączenia

 (utwórz wątek do obsługi odebranego połączenia)

 Pobierz strumień do pisania i czytania (PrintWriter i BufferedReader)

 Pisz i czytaj ze strumieni.

 Zamknij strumienie

 Zamknij połączenia

Klient Serwer

(16)

Protokół

 Opisuje sposób

komunikacji pomiędzy klientem i serwerem.

Przeważnie

realizowane jako automat

 W przypadku protokołu tekstowego można

wykorzystać tokenizer



Tokenizer:



utworzyć tokenizer z początkowego ciągu znaków



odbieranie kolejnych części ciągu znaków (tokenów) za pomocą nextToken



liczba tokenów pozostałych do

odebrania: countTokens

(17)

Przykład ‘Tokenzier’

public class TokenizerTest {

public static void main(String[] args) { if (args.length == 1) {

String input = args[0], delimiters = „;”;

StringTokenizer token =

new StringTokenizer(input, delimiters);

while (token.hasMoreTokens()) {

System.out.println(token.nextToken());

} }else {

System.out.println("Podaj ciag znakow„);

} } }

(18)

Przykład

 Aplikacja Serwer: KnockKnockServer

 Aplikacja Klient: KnockKnockClient

 Protokół: KnockKnockProtocol

(19)

Transport UDP

 Datagram – jest to pojedyncza, niezależna wiadomość przesyłana w sieci, której czas dostarczenia, poprawność nie są

gwarantowane

 Istnieje możliwość komunikacji multicast

 Java do obsługi Transportu UDP oferuje klasy:

DatagramSocket, DatagramPacket,

MulticastSocket

(20)

Aplikacja Klient-Server dla UDP



Kroki przy pisaniu aplikacji klienta

 utworzenie gniazda typu DatagramSocket (nie wymagany port)

 utworzenie pakietu DatagramPacket

 pobranie adresu maszyny (InetAddress.getByName())

 wysłanie pakietu metoda send

 Odebranie pakietu od serwera metoda receive

 Pobranie zawartości pakietu za pomocą metody getData



Kroki przy pisaniu aplikacji serwera

 Utworzenie gniazda DatagramSocket

 Odebranie pakietu metodą receive

 Pobranie adresu i portu na który ma być wysłana

wiadomość

 Przygotowanie

DatagramPacekt do wysłania

 Wysłanie DatagramPacket metodą send

 Zamknięcie gniazda

(21)

Przykład

 QuoteServerThread

 QuoteServer

 QuoteClient

(22)

MultiCast



Specjalny typ gniazda umożliwiający nasłuch na transmisję realizowaną przez serwer do wielu klientów tzw. broadcast



Klient nie inicjuje transmisji, tylko nasłuchuje. Serwer wysyła pakiety w określonych interwałach



Podstawy Programowania sieciowego w Javie Wykład 10