Java: comunicación en Internet. Modem. Satelite UMTS W-LAN. Láser. Fibra óptica. Conceptos básicos

Transcripción

1 Conceptos básicos Los computadores conectados a Internet se comunican entre ellos usando protocolos: Java: comunicación en Internet Franco Guidi Polanco Escuela de Ingeniería Industrial Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile fguidi@ucv.cl Actualización: 14 de abril de 2005 Aplicación (HTTP, ftp, telnet, ) Transporte (TCP, UDP, ) Red (IP, ) Link (físico y data link) (controladores, ) 2 Un ejemplo de stack de protocolos La arquitectura filósofo-intérprete-secretaria(*) I like rabbits L: Italian Gradisco i conigli Fax #... L: Italian Gradisco i conigli Mensaje Información para intérprete remoto Información para secretaria remota Filósofo Intérprete Secretaria (*) Tomado del libro Redes de Computadores de A.S. Tanenbaum Me gustan los conejos L: Italian Gradisco i conigli Fax #... L: Italian Gradisco i conigli 3 Conectividad física Mediante cables (wired): Cable coaxial Ethernet Fibra óptica Sin cables (wireless): Láser Línea telefónica Microondas UMTS Satelite Modem Power Line Communication Bluetooth GSM/GPRS W-LAN 4

2 Conectividad física y protocolos Comunicaciones en Internet Aplicación (HTTP, ftp, telnet, ) Transporte (TCP, UDP, ) Red (IP, ) Link LÚnea telef nica Modem Microondas Cable coaxial Ethernet Fibra óptica Láser Power Line Communication Bluetooth Satelite UMTS W-LAN GSM/GPRS 5 Protocolo IP (Internet Protocol) 6 Transmission Control Protocol (TCP) TCP provee un canal punto-a-punto para aplicaciones que requieren un medio de comunicación confiable (ej. HTTP, ftp, Telnet). Con TCP los datos son enviados en paquetes, el protocolo garantiza que éstos lleguen en el orden correcto. ABCDEFGHIJ ABCDEFGHIJ User Datagram Protocol (UDP) UDP provee comunicación no garantizada entre aplicaciones en la red. A diferencia de TCP, UDP no es orientada a la conexión. Se basa en el envío de datagrams, paquetes independientes de datos, entre las aplicaciones UDP no garantiza la entrega ni el orden de entrega de los datagrams. ABCDEFGHIJ ABEFIJGH EF CD AB IJ EF AB 7 8

3 s para comunicación Generalmente los computadores tienen una sola conexión física a la red, pero varias aplicaciones ejecutándose simultáneamente. Por medio de la identificación de puertas los sistemas pueden identificar a qué aplicaciones van dirigidos los datos. La información que se transmite a través de la red incluye la identificación del nodo al cual va destinada (computador) y de la puerta correspondiente a la aplicación de. s para comunicación (cont.) TCP y UDP usan las puertas para dirigir datos de entrada hacia un proceso específico en un computador. Paquete de datos 8550 ABCD IP Datos Aplicación 1 Aplicación 2 Aplicación s de uso común Ejemplo: conexión a un servidor Web Servicio Servidor transferencia archivos (FTP) Servidor transferencia correo electrónico (SMTP) Servidor Web (HTTP) Servidor recuperación correo electrónico (POP3) Servidor Noticias (NNTP) Servicio Netbios sobre TCP/IP Servidor LDAP HTML HTTP TCP/IP

4 Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.) El usuario indica una consulta: Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.) Solicitud HTTP del cliente al servidor: GET GET /index.html /index.html HTTP/1.0 HTTP/1.0 HTTP Respuesta: Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.) TCP/IP HTTP/1.1 HTTP/ OK OK Date: Date: Wed, Wed, Apr Apr :47:21 16:47:21 GMT GMT Server: Server: Apache/ Apache/ (Red (Red Hat Hat Linux) Linux) Last-Modified: Last-Modified: Fri, Fri, Aug Aug :14:05 14:14:05 GMT GMT ETag: ETag: " e-a " " e-a " Accept-Ranges: Accept-Ranges: bytes bytes Content-Length: Content-Length: Connection: Connection: close close Content-Type: Content-Type: text/html; text/html; charset=iso charset=iso <html> <html> <head> <head> <title>escuela <title>escuela de de Ingeniería Ingeniería Industrial Industrial - - UCV</title> UCV</title> <meta <meta http-equiv="content-type" http-equiv="content-type" content="text/html; content="text/html; charset=iso "> charset=iso "> </head> </head> <frameset <frameset rows="1*,1" rows="1*,1" border="0" border="0" framespacing="0"> framespacing="0"> <frame <frame name="head_home" name="head_home" scrolling="no" scrolling="no" noresize noresize src="p4_portada/site/port/por src="p4_portada/site/port/por ada.html" ada.html" marginwidth="0" marginwidth="0" marginheight="0" marginheight="0" > > <frame <frame name="cont_home" name="cont_home" src="cont.html" src="cont.html" marginwidth="0" marginwidth="0" marginheight="0" marginheight="0" scro scro ling="no" ling="no" noresize> noresize> </frameset><noframes><body </frameset><noframes><body bgcolor="#ffffff"></body></noframes></html> bgcolor="#ffffff"></body></noframes></html> HTTP HTML 15 Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.) Despliegue de la respuesta: Interpretación código HTML (Browser Internet) 16

5 Sockets TCP Se reconoce una aplicación que actúa como Cliente y otra como Servidor El servidor se ejecuta en un computador específico, tiene un socket asociado a una puerta, que espera solicitudes de conexión clientes. El cliente conoce el nombre (o dirección IP) de la máquina donde se ejecuta el servidor, y la puerta en la cual está escuchando Ejemplo: Browser Internet Aplicación Apache : 80 Nombre: eii.ucv.cl Sockets TCP en Java Java provee las clases java.net.socket y java.net.serversocket para r aplicaciones que se comuniquen a través de canales TCP. Cliente Servidor La clase ServerSocket La clase ServerSocket permite r una fábrica de sockets para atender clientes que se conectan a una puerta específica. El método accept() de un ServerSocket pone a la aplicación en espera de un cliente que se conecte. Cuando el cliente se conecta, retorna un Socket. Formato de uso: ServerSocket server = new ServerSocket( puerta ); Socket socket = server.accept(); La clase Socket Los objetos de la clase Socket permiten manejar una conexión entre dos aplicaciones a través de la red. Pueden ser dos de dos formas: Por el método accept() de un ServerSocket (caso de una aplicación servidor); Usando directamente el constructor (caso de aplicación cliente). Formato: Socket socket = new Socket ( HostName, port ); La clase Socket provee los métodos getinputstream() y getoutputstream() para generar los flujos de comunicación de entrada y salida

6 Aplicación Cliente Buffered Reader Print Writer Relaciones entre clases Socket Input stream Output stream Server Socket Socket Output stream Input stream Aplicación Servidor Print Writer Buffered Reader 21 Una aplicación servidor public class Servidor{ public static void main(string[] arg){ ServerSocket server ; System.out.println( "Servidor en espera de conexión" ); server = new ServerSocket(8990); Socket socket = server.accept(); System.out.println( "Servidor conectado" ); BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader( socket.getinputstream() ) ); PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getoutputstream() ); String inputline; do{ inputline = in.readline(); System.out.println( "Recibido: " + inputline ); out.println( "Eco: " + inputline ); out.flush(); while(!inputline.equals( "chao" ) ); in.close(); out.close(); catch(ioexception e) { System.out.println( "Fin" ); 22 Una aplicación cliente Un servidor que atiende múltiples clientes public class Cliente{ public static void main(string[] arg){ System.out.println( "Cliente tratando de conectarse" ); Socket socket = new Socket( "localhost", 8990); public class Servidor{ System.out.println( "Cliente conectado" ); public static void main(string[] arg){ BufferedReader in = new BufferedReader( new ServerSocket server = null ; InputStreamReader( socket.getinputstream() ) ); PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getoutputstream() ); System.out.println( "Servidor en espera de conexión" ); BufferedReader consola = new BufferedReader( server = new ServerSocket(8990); new InputStreamReader( System.in ) ); while (true){ String inputconsola, inputsocket; Socket socket = server.accept(); do{ Thread conexion = new ThreadConexion( socket ); inputconsola = consola.readline(); conexion.start(); out.println( inputconsola ); System.out.println( "Conexión aceptada" ); out.flush(); inputsocket = in.readline(); catch(ioexception e) { System.out.println( inputsocket ); while(!inputconsola.equals( "chao" ) ); in.close(); out.close(); catch(ioexception e) { System.out.println( "Fin" ); Franco Guidi Polanco

7 Un servidor que atiende múltiples clientes Datagrams public class ThreadConexion extends Thread { Socket socket; public ThreadConexion(Socket socket) { this.socket = socket; public void run(){ BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader( socket.getinputstream() ) ); PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getoutputstream(), true ); String inputline; do{ inputline = in.readline(); System.out.println( "Recibido: " + inputline ); out.println( "Eco: " + inputline ); while(!inputline.equals( "chao" ) ); in.close(); out.close(); catch(ioexception e){ 25 El protocolo UDP provee un mecanismo de comunicación basado en paquetes de datos llamados datagrams Un datagram es un mensaje independiente y autocontenido enviado a través de la red, cuyo arribo y orden de llegada no están garantizados. 26 Datagrams en Java El package java.net provee las siguientes clases para implementar comunicación por medio de datagrams: DatagramSocket: implementa un socket para enviar y recibir datagrams. DatagramPacket: representa un paquete de datos (datagram) a ser recibido o transmitido. Java provee además la clase InetAddress para representar direcciones asociadas al protocolo IP (usada por la clase DatagramPacket). La clase DatagramSocket Constructores: DatagramSocket(): un socket para datagrams asociado a cualquier puerta (local) libre. DatagramSocket(int port): un socket para datagrams asociado a la puerta (local) indicada. Métodos (públicos): void send(datagrampacket p): envía un DatagramPacket a través del socket. void receive(datagrampacket p): recibe un DatagramPacket por medio del socket. Nota: esta clase provee otros constructores y métodos (ver Java API) 27 28

8 La clase DatagramPacket Constructores: DatagramPacket(byte[] buf, int length): construye un paquete para recibir datagrams, de un determinado largo. DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port): construye un DatagramPacket para transmitir paquetes de un determinado largo a una puerta específica de un computador. Métodos (públicos): byte[] getdata(): retorna el buffer de datos int getport(): retorna el número de puerta al cual se va a enviar el DatagramPacket, o la puerta (remota) desde la cual se originó. InetAddress getaddress(): retorna la dirección a la cual el DatagramPacket será enviado, o aquella de la cual proviene. Un datagram: InetAddress Port InetAddress Port Nota: esta clase provee otros constructores y métodos (ver Java API) datos Servidor Ejemplo de transmisión de datagrams en Java IP Hola IP Datagram IP Datos IP Eco: Hola Datagram Datos Cliente Para recibir un datagram 1. Crear un DatagramSocket en una puerta que el transmisor pueda conocer. 2. Crear un buffer de datos, i.e. un arreglo de bytes que contendrá la información transmitida por el emisor. 3. Crear un DatagramPacket, usando el buffer e indicando la longitud del mismo. 4. Invocar el método receive del DatagramSocket, pasando como parámetro el DatagramPacket en que será recibido el datagram transmitido. 5. Invocar el método getdata del DatagramPacket, para obtener los datos recibidos (como arreglo de bytes). Para enviar un datagram 1. Crear un DatagramSocket. 2. Crear y llenar un buffer de datos, i.e. un arreglo de bytes que contendrá la información a transmitir. 3. Crear un DatagramPacket, usando el buffer, e indicando además su longitud, la dirección (InetAddress) del destinatario y la puerta en que este recibirá el datagram. 4. Invocar el método send del DatagramSocket con el DatagramPacket como parámetro, para enviar el datagram al destinatario. Nota: un DatagramSocket sirve para enviar y recibir múltiples datagrams

9 Ejemplo de transmisión de datagrams en Java Ejemplo de transmisión de datagrams en Java public class Servidor { public static void main(string[] args) throws IOException { DatagramSocket socket = new DatagramSocket(4445); String received=null; do { byte[] buf = new byte[128]; DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length); socket.receive(packet); received = new String(packet.getData()); String dstring = "Eco: " + received; buf = dstring.getbytes(); InetAddress address = packet.getaddress(); int port = packet.getport(); packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port); socket.send(packet); catch (IOException e){ while(!received.equals( "chao" ) ); 33 public class Cliente { public static void main(string[] args) throws IOException { DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); InetAddress address = InetAddress.getByName( "localhost" ); BufferedReader consola = new BufferedReader( new InputStreamReader( System.in ) ); String inputconsola= null; do{ inputconsola = consola.readline(); byte[] buf = inputconsola.getbytes(); DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, 4445); socket.send(packet); buf = new byte[128]; packet = new DatagramPacket(buf, buf.length); socket.receive(packet); String received = new String(packet.getData()); System.out.println(received); while(!inputconsola.equals( "chao" )); 34