Сокеты TCP/IP

1. Сокеты TCP/IP Лекция 2.

2. 2. Понятие сокета • Если требуется получить доступ к сетевым операциям низкого уровня (класс URL обеспечивает выполнение только сетевых операций высокого уровня), в программе следует использовать класс Socket. • Протокол TCP/IP (базовый протокол сети Internet) основывается на соединениях, устанавливаемых между двумя компьютерами, обычно называемых клиентом и сервером. • Множество приложений для Internet базируются на использовании протокола TCP/IP.

3. 3. Понятие сокета • Протокол TCP/IP построен на основе использования сетевых соединений – соединение сначала должно быть установлено, затем осуществляется передача данных, после чего оно разрывается. Все эти действия напоминают обычный телефонный звонок. • Существует и другой тип сетевого протокола – UDP (User Datagram Protocol). Он работает без предварительной установки сетевого соединения и больше напоминают процедуру отправки обычной телеграммы.

4. 4. Сокеты TCP • Процесс соединения двух компьютеров по сети определяет понятие сокета. • TCP/IP сокеты используются для реализации надежных поточных соединений между компьютерами в сети Internet. • Соединение с использованием TCP/IP сокетов является постоянным и определяется в двух направлениях. C помощью TCP/IP сокетов можно программировать подключение систем ввода/вывода к программам, расположенным на любом компьютере в сети. • Помимо этого TCP/IP сокеты позволяют реализовать подключение и к локальной машине.

5. 5. Сокеты TCP • Зачастую на практике для соединения по TCP/IP сокетам на компьютерах открываются определенные порты, что позволяет расширить и разграничить канал подключения компьютера. • После этого одна из программ запускается и переводится в режим прослушивания заданного порта. • При подключении к данному порту клиентской программы выполняется их соединение для передачи/получения какой-либо информации.

6. 6. Сокеты TCP • Сокеты TCP являются важным понятием в программировании. С их помощью разработчик может создавать свои прикладные протоколы, отличные от HTTP и FTP. • Сокеты (socket) – это описатель сетевого соединения с другим приложением. Сокет TCP использует протокол TCP, наследуя все свойства этого протокола. Для создания TCP необходима следующая информация: • IP-адрес локальной машины; • Номер порта TCP, который использует приложение на локальной машине; • IP-адрес машины, с которой устанавливается связь; • Номер порта TCP, на который отзывается приложение, ожидающее установления связи.

7. 7. Программа-сервер Программа – сервер выполняет следующие шаги: • Ожидание подключения клиента; • Установка соединения с клиентом; • Отправка клиенту сообщения; • Разрыв соединения и завершение программы.

8. 8. Программа-клиент Программа-клиент выполняет следующие действия: • Подключение к серверу. • Ожидание получения сообщения от сервера. • Отображение полученного сообщения пользователю. • Разрыв соединения с сервером.

9. 9. Программирование TCP/IP сокетов в Java • В Java в пакете java.net определены два класса ServerSocket и Socket, реализующие программирование TCP/IP сокетов. • Класс ServerSocketопределяет серверное соединение и выполняет функции прослушивания заданного порта. Иначе говоря, сетевой сокет ServerSocket ожидает соединения с клиентом, прослушивая определенный порт. • С другой стороны, сетевой сокет Socketвыполняет функции клиентского соединения, т.е. с его помощью реализуется подключение к определенно заданному адресу, инициализация различных протоколов и передача или получение данных.

10. 10. Серверный сокет • Для того, чтобы создать новый серверный сокет, необходимо объявить экземпляр класса ServerSocket, используя один из его конструкторов, например: ServerSocket srvsocket=new ServerSocket(numberPort); • Серверные приложения запускаются на локальном компьютере. В качестве параметра представленный конструктор класса ServerSocket принимает номер порта, который впоследствии и будет прослушиваться программой.

11. 11. Методы серверного сокета • Для экземпляра класса ServerSocket определена группа методов, управляющих поведением серверного соединения и информирующих о его параметрах. • Использование метода getInetAddress() данного класса позволяет получить объект InetAddress, описывающий параметры адреса компьютера, на котором запущен данный серверный сокет. • С помощью метода getLocalPort() класса ServerSocket определяется номер порта прослушивания.

12. 12. Исключения • В процессе работы с сетевыми сокетами возможно возникновение ряда ошибочных ситуаций. • В основном объекты ServerSocketи Socket могут генерировать исключения ошибки ввода/вывода IOException и ошибки системы безопасности (если она определена на компьютере) SecurityException.

13. 13. Фрагмент программы-сервера import java.net.*; import java.io.*; public class MyServer { int port=4; ServerSocket srvSocket; boolean flag=true; public MyServer() { try { srvSocket=new ServerSocket(port);

14. 14. Фрагмент программы-сервера (продолжение) System.out.println("InetAddress="+srvSocket.getInetAddress()); System.out.println("Port="+srvSocket.getLocalPort()); System.out.println("My Server YES "); } catch(IOException e) { System.out.println("Error connection"+e.getMessage()); System.exit(0); } …

15. 15. Клиентский сокет • Однако объект класса ServerSocketпозволяет только прослушивать определенный порт компьютера. • Любые процессы передачи данных через этот сокет осуществляются с использованием объекта Socket. Объект Socket возвращается методом accept() класса ServerSocket, что обеспечивает сам процесс прослушивания порта: Socket clientsocket=srvsocket.accept();

16. 16. Клиентский сокет в программе-сервере • Объявленный экземпляр srvsocket класса серверного сокета ServerSocketосуществляет только лишь резервирование определенного заданного порта. • Для прослушивания данного порта необходимо будет воспользоваться методом accept() того класса, который возвращает объект Socket. • Класс ServerSocketопределяет процесс прослушивания порта, а объект Socket-процесс передачи данных через него.

17. 17. Фрагмент программы-сервера … Socket clientSocket; while (flag) { if (srvSocket==null) return; try { clientSocket=srvSocket.accept(); … catch(IOException e) { System.out.println("Exception "+e.getMessage()); } }

18. 18. Клиентский сокет в программе-клиенте • Для подключения клиентских приложений к указанному адресу в Java используется класс Socket, экземпляр которого определяет в себе процессы подключения и передачи данных посредством сокетов. Для создания объекта Socketследует воспользоваться одним из конструкторов данного класса, например: Socket(InetAddress address, int port); • где address – Internet-адрес компьютера, к которому осуществляется подключение, • port –номер порта компьютера, к которому осуществляется подключение.

19. 19. Фрагмент программы-клиента import java.net.*; import java.io.*; public class MyClient { public static void main(String args[]) { Socket mySocket; String addr=“localhost"; int port=4;

20. 20. Фрагмент программы-клиента (продолжение) try { mySocket=new Socket(addr, port); … } catch(IOException e) { System.out.println("Exception "+e.getMessage()); } } }

21. 21. Реализация чтения и записи • После подключения через клиентский сокет можно выполнить процессы чтения и записи данных. • Для этих целей в классе Socket имеются методы • getInputStream() и • getOutputStream(), которые открывают потоки ввода и вывода данных соответственно.

22. 22. Использование потоков ввода и вывода Поток ввода DataInputStream input=new DataInputStream(mySocket.getInputStream()); String s=input.readLine(); Поток вывода PrintStream output=new PrintStream(mySocket.getOutputStream()); output.println("My Server response!");

23. Методы объекта Socket Помимо реализации процессов передачи данных через сетевые сокеты, в классе Socket объявлены методы, информирующие о процессах соединения и передачи данных: • getInetAddress() –возвращает объект, определяющий адрес подключения; • getPort() – возвращает порт, к которому осуществляется подключение; • getLocalAddress() – возвращает адрес компьютера-клиента: • getLocalPort() – возвращает порт компьютера-клиента, через который выполняется данное соединение.

24. Пример 1. • MyServer.java • MyClient.java

25. Потоки Потоком называется независимая последовательность выполняемых действий Приведенный пример приложения содержит три потока: первый поток запускается методом main, два других запускаются методом start. Каждый из потоков выполняется параллельно. public class MyThread { public static void main(String args[]) { // объявить поток и выполнить для него метод start new MyT1().start();// запуск первого потока new MyT2().start();// запуск второго потока } }

26. class MyT1 extends Thread// поток всегда является экземпляром класса Thread { public void run() // метод, выполняемый при запуске потока { System.out.println("Thread1"); } } class MyT2 extends Thread { public void run() { System.out.println("Thread2"); } }

27. import java.net.*;// Пример 2. Сервер, работающий // последовательно import java.io.*; public class MyServer { int port=4; ServerSocket srvSocket; boolean flag=true; public MyServer() { try { srvSocket=new ServerSocket(port); System.out.println("My Server YES "); } catch(IOException e) { System.out.println("Error connection"+e.getMessage()); System.exit(0); }

28. Socket clientSocket; while (flag) { if (srvSocket==null) return; try { clientSocket=srvSocket.accept(); DataInputStream input=new DataInputStream(clientSocket.getInputStream()); String s=input.readLine(); System.out.println(s); PrintStream output=new PrintStream(clientSocket.getOutputStream()); output.println("My Server response!"); output.println("Connect:"+new java.util.Date().toString()); s=input.readLine(); System.out.println("From Client:"+s);

29. output.flush(); output.close(); clientSocket.close(); System.out.println("Client Connect:"+new java.util.Date().toString()); } catch(IOException e) { System.out.println("Exception "+e.getMessage()); } } } public static void main(String[] args) { MyServer msrv=new MyServer(); } }

30. import java.net.*;// Пример 3. Сервер, работающий // параллельно import java.io.*; public class MyServer { int port=4; ServerSocket srvSocket; boolean flag=true; public class Session extends Thread { Socket clientSocket; public Session(Socket cSocket) { clientSocket=cSocket; } public void run() {

31. try { DataInputStream input=new DataInputStream(clientSocket.getInputStream()); String s=input.readLine(); System.out.println(s); PrintStream output=new PrintStream(clientSocket.getOutputStream()); output.println("My Server response!"); output.println("Connect:"+new java.util.Date().toString()); s=input.readLine(); System.out.println("From Client:"+s); output.close(); clientSocket.close(); System.out.println("Client Connect:"+new java.util.Date().toString()); }

32. catch(IOException e) { System.out.println("Exception "+e.getMessage()); } } } public MyServer() { try { srvSocket=new ServerSocket(port); System.out.println("My Server YES "); } catch(IOException e) { System.out.println("Error connection"+e.getMessage()); System.exit(0); }

33. Socket clientSocket; while (flag) { if (srvSocket==null) return; try { clientSocket=srvSocket.accept(); Session ses=new Session(clientSocket); ses.start(); } catch(IOException e) { System.out.println("Exception "+e.getMessage()); } } } public static void main(String[] args) { MyServer msrv=new MyServer(); } }

34. import java.net.*; // Пример 2. Клиент import java.io.*; public class MyClient { public static void main(String args[]) { System.out.println("Client running..."); Socket mySocket; String addr=""; String inStr=""; boolean flag=true; int port=4; if (args.length!=1) { addr="localhost"; } else addr=args[0];

35. while (flag) { try { mySocket=new Socket(addr, port); DataInputStream input=new DataInputStream(mySocket.getInputStream()); PrintStream output=new PrintStream(mySocket.getOutputStream()); output.println("Privet, Server!"); String s=input.readLine(); System.out.println("Answer1="+s); s=input.readLine(); System.out.println("Answer2="+s);

36. System.out.println("Vvedite"); byte buffer[]=new byte[255]; //Чтение с клавиатуры int kol=System.in.read(buffer); inStr=new String(buffer); inStr=inStr.substring(0,kol-1); System.out.println(inStr); output.println(inStr); output.close(); input.close(); mySocket.close(); } catch(IOException e) { System.out.println("Exception "+e.getMessage()); } } } }

37. while (flag) // фрагмент примера 3. Клиент { try { mySocket=new Socket(addr, port); DataInputStream input=new DataInputStream(mySocket.getInputStream()); DataInputStream input0=new DataInputStream(System.in); PrintStream output=new PrintStream(mySocket.getOutputStream()); output.println("Privet, Server!"); String s=input.readLine(); System.out.println("Answer1="+s); s=input.readLine(); System.out.println("Answer2="+s);

38. System.out.println("Vvedite"); //ввод с клавиатуры inStr=input0.readLine(); System.out.println(inStr); output.println(inStr); output.close(); input.close(); mySocket.close(); }

39. Пример преобразования типов в Java double f,f1; String s,s1; … f=12.34; s=String.valueOf(f); s1="2.4"; f1=Double.parseDouble(s1); f1=f1/f; s1=String.valueOf(f1);

40. Пример проверки в Java if (s.equals("km")) System.out.println("kilometr"); else if (s.equals("cm")) System.out.println("santimetr"); else System.out.println("neverno");