Сокеты TCP/IP

 

 

 

 

Сокеты TCP/IP

 

Лекция 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 . 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 . 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 . 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 . 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 . Программа-сервер

 

Программа – сервер выполняет  следующие шаги:

 

 

• Ожидание подключения клиента;
• Установка соединения с клиентом;
• Отправка клиенту сообщения;
• Разрыв соединения и завершение программы.

 

 

 

 

 

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 . Программирование TCP/IP сокетов в Java

 

• В Java в пакете java.net определены два класса ServerSocket и Socket, реализующие программирование TCP/IP сокетов.
• Класс ServerSocket определяет 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 Socket выполняет функции клиентского соединения, т.е. с его помощью реализуется подключение к определенно заданному адресу, инициализация различных протоколов и передача или получение данных.

 

 

 

 

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 . 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 . Исключения

 

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

 

 

 

 

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 . 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 . Клиентский сокет

 

• Однако объект класса ServerSocket позволяет 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 . Клиентский сокет в программе-сервере

 

• Объявленный экземпляр srvsocket класса серверного сокета ServerSocket осуществляет только лишь резервирование определенного заданного порта.
• Для прослушивания данного порта необходимо будет воспользоваться методом accept() того класса, который возвращает объект Socket.
• Класс ServerSocket определяет процесс прослушивания порта, а объект Socket-процесс передачи данных через него.

 

 

 

 

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 . 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 Socket следует 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 . 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 . Фрагмент программы-клиента (продолжение)

 

try

 {

       mySocket=new Socket(addr, port);

…

  }

  catch(IOException e)

  {

      System.out.println("Exception "+e.getMessage());

   }

 }

}

 

 

 

 

 

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 . 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!");

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

 

Пример 1.

 

• MyServer.java
• MyClient.java

 

 

 

 

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

   }

}

 

 

 

 

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");

   }

}

 

 

 

 

 

 

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);

    }

 

 

 

 

Socket  clientSocket;

   while (flag)