Comunicación entre procesos: sockets udp Jorge Iván Meza Martínez jimezam@gmail.com Especialización en Gestión de Redes de Datos Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales 1/31
Contenidos Conceptos generales de sockets Tipos de envío y recepción Síncronos Asíncronos 2/31
Evaluación pre-contenido 1. Qué es un socket? 2. Qué tipos de socket existen? 3. Qué información requiere un socket cliente para realizar su conexión con el servidor? 4. Cuáles son las primitivas principales de los sockets? 5. Qué significa que estas primitivas sean síncronas o asíncronas? 3/31
Soporte a sockets 4/31
Envío síncrono Send (cualquier puerto) Msg Buffer (dirección IP, puerto) Buffer Emisor La comunicación está sincronizada. Las primitivas son bloqueantes. Receptor Receive 5/31
Envío asíncrono Send (cualquier puerto) (dirección IP, puerto) Msg Buffer Emisor La comunicación no está sincronizada. El envío es no bloqueante. La recepción puede ser bloqueante o no bloqueante. Receptor Buffer Receive 6/31
Sockets Proveen comunicación entre procesos que pueden estar en la misma o diferentes máquinas. Creado inicialmente para BSD Unix. Se asocian a una dirección IP y un puerto (2 16 ) específicos (cliente / servidor). Es responsabilidad del desarrollador la representación del mensaje. A través del mismo socket se puede leer y escribir. Están asociados a TCP o UDP. 7/31
Esquema general de la conexión 8/31
Primitivas de los Sockets Conectarse a un servidor remoto Enviar información Recibir información Cerrar una conexión Asociarse a un puerto Escuchar por información entrante Aceptar conexiones remotas por el puerto asociado 9/31
Evaluación post-contenido 1. Qué es un socket? 2. Qué tipos de socket existen? 3. Qué información requiere un socket cliente para realizar su conexión con el servidor? 4. Cuáles son las primitivas principales de los sockets? 5. Qué significa que estas primitivas sean síncronas o asíncronas? 10/31
Sockets con User Datagram Protocol (UDP) 11/31
Contenidos Conceptos generales de los sockets UDP. Ventajas y desventajas de los sockets UDP. Usos mas frecuentes para los sockets UDP. Flujo de eventos durante una comunicación utilizando sockets UDP. Implementación de una conexión con sockets UDP en Java. 12/31
Evaluación pre-contenido 1. Cuáles es la característica principal de los sockets UDP? 2. Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar sockets UDP? 3. Para qué tipo de aplicaciones o servicios es idóneo el uso de sockets UDP y para cuales no? 13/31
Características de los sockets UDP RFC 768. Son no orientados a conexión. No se garantiza la presencia del destino ni la existencia de una ruta. Los mensajes son enviados en paquetes o datagramas. Distintos datagramas de un mismo mensaje pueden utilizar distintos caminos para llegar a su destino. Por este motivo pueden llegar en desórden (unos tardan mas que otros) o inclusive, no llegar. 14/31
Datagramas UDP 15/31
Tamaño del Datagrama Tamaño máximo: 64KB incluyendo el mensaje (payload) y diversas cabeceras (headers). Mejor tamaño? Criterios rlogin pequeño (1 letra). tftp grandes Red poco confiable pequeños Red confiable grandes En general 8KB es una buena opción. 16/31
Sockets UDP Rápidos pero no fiables. Analogía: el modelo del correo postal. 17/31
Modelo de fallos de UDP No incluye mensaje de reconocimiento (acknowledge) o reintentos en caso de problemas menor sobrecarga (tamaño). Los paquetes pueden no llegar en su totalidad. Los paquetes pueden llegar desordenados. Incluye una suma de verificación (checksum). Los paquetes pueden ser desechados en ciertas condiciones: exceso de tráfico, buffer lleno, etc. 18/31
Usos de sockets UDP Útil en servicios que puedan tolerar pérdidas ocasionales: DNS (búsqueda) DHCP BOOTP SNMP VoIP Audio y video streaming 19/31
Sockets UDP 20/31
Implementación Java de sockets UDP DatagramSocket socket UDP que envía y recibe datagramas. DatagramPacket - mensaje a ser enviado a través de una conexión UDP. InetAddress dirección IP (v4 o v6) SocketException - error sucedido creando o accediendo a un socket. IOException - Error genérico de E/S. 21/31
Servidor UDP Java (general) DatagramSocket asocket = new DatagramSocket(8989); byte[] buffer = new byte[1000]; DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length); asocket.receive(request); DatagramPacket reply = new DatagramPacket (data.getbytes(), data.getbytes().length, request.getaddress(), request.getport()); asocket.send(reply); 22/31
Cliente UDP Java (general) DatagramSocket asocket = new DatagramSocket(); byte[] m = new String("Mensaje").getBytes(); InetAddress ahost = InetAddress.getByName("127.0.0.1"); int serverport = 8989; DatagramPacket request = new DatagramPacket(m, m.length, ahost, serverport); asocket.send(request); byte[] buffer = new byte[1000]; DatagramPacket reply = new DatagramPacket(buffer, buffer.length); asocket.receive(reply); 23/31
Como ejecutar el ejemplo: GritonUDP Compilar las clases (manualmente o utilzar Netbeans) $ javac *.java Ejecutar el servidor $ java GritonUDPServer Ejecutar el cliente (en otra consola) Verificar que los nombres y la extensión de los archivos coincidan. Incluyendo las mayúsculas y minúsculas. $ java GritonUDPClient 24/31
Implementación Java de sockets UDP Hola mamá estoy triunfando en programación 1010010011101011 200 OK true 625 25/31
Implementación Java de sockets UDP ByteArrayInputStream flujo de datos construído a partir de un buffer interno. DataInputStream permite leer tipos primitivos de datos desde un flujo. 26/31
Cliente UDP Java (payload no es String) //... DatagramPacket request = new DatagramPacket(m, m.length, ahost, serverport); asocket.send(request); DatagramPacket reply = new DatagramPacket(buffer, buffer.length); asocket.receive(reply); InputStream in = new ByteArrayInputStream(reply.getData(), reply.getoffset(), reply.getlength()); DataInputStream din = new DataInputStream(in); // readboolean(), readbyte(), readchar(), readfloat(),... 27/31
Ejemplo: escaner de puertos UDP local import java.net.*; public class UDPPortScanner { public static void main(string[] args) { for (int port = 1024; port <= 65535; port++) { try { DatagramSocket server = new DatagramSocket(port); server.close( ); } catch (SocketException ex) { System.out.println("There is a server on port " + port + "."); } // end try } // end for } } 28/31
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Evaluación pre-contenido 1. Cuáles es la característica principal de los sockets UDP? 2. Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar sockets UDP? 3. Para qué tipo de aplicaciones o servicios es idóneo el uso de sockets UDP y para cuales no? 30/31
Actividad Desarrollar una aplicación Java basada en datagramas con sockets que implemente una calculadora cliente-servidor. Desde el cliente se le enviarán solicitudes de operaciones como 4 + 9 5 a través de la línea de comando y el servidor enviará de vuelta al cliente el resultado: 8. Para esto considere las operaciones aritméticas básicas (+, -, *, /) y no tenga en cuenta la precedencia de los operadores. Investigar como evitar en Java que un receive en el cliente no bloquee infinitamente la aplicación cuando no reciba una respuesta del servidor en un tiempo prudencial. 31/31