Programmation RéseauxIllustration : Les Sockets en Java

Anne-Marie DéryÀ travailler seuls

Concepts généraux

Mise en œuvre Java

Définir un nouveau type de socket

Pourquoi ?Préparer les données avant de les envoyerReconstruire les données reçues

ExempleJava RMI Sockets spécialisées (marshalling et unmarshalling)

Exemple Images : Compression et Décompression

Comment ?En spécialisant les classes de base

Comment Définir un nouveau type de Sockets

La classe CompressionSocket et ses classes relatives4 étapes

Communication TCP Définir des E/S Spécifiques

1. Etendre java.io.FilterOutputStream pour créer un output stream pour ce type de Socket. Surcharge de méthodes si nécessaire.Le write doit compresser l’image avant d’écrire 2. Etendre java.io.FilterInputStream Le read doit décompresser après avoir lu

Comment Définir un nouveau type de Sockets

La classe CompressionSocket et ses classes relatives4 étapes

3. Etendre java.net.Socket Implémenter les constructeurs appropriés et surchargergetInputStream, getOutputStream et close.

4. Etendre java.net.ServerSocket Implémenter le constructeur et surcharger acceptpour créer un socket du bon type.

Un « nouveau » Package : java.nio

• Les principales nouveautés de cette API sont : • Buffers : qui explicitent la notion de buffers –

containers de données– Améliorent les problème de bufferisation liées aux E/S

• Charsets : qui associent des « décodeurs » et des « encodeurs » qui gèrent correctement les conversions chaines – octets– Éliminent les problème de accent (caractères Unicode /

UTF),

Un « nouveau » Package : java.nio

• Channels : qui représentent des connexions entre entités avec de meilleures performances pour les opérations de lecture et d’écriture

• Selectors et selection keys : associées aux selectable channels définissent des E/S multiplexées non bloquantes – évitent les threads

Le package Channel

• SelectableChannel : canal qui peut être multiplexé • DatagramChannel Un canal dédié aux communication

UDP prises en charge par des sockets de type java.net.DatagramSocket  

• ServerSocketChannel  : Un canal dédié aux connexion TCP prises en charge par des sockets de type java.net.ServerSocket  

• SocketChannel : Un canal dédié aux communication TCP prises en charge par des sockets de type java.net.Socket

Le package Channel

Et aussi…

Selector Un multiplexeur pour des SelectableChannel

SelectionKey représentant un canal étiqueté pour le multiplexage

Pipe Deux canaux pour construire un pipe unidirectionnel (| shell)

Les nouvelles sockets

• Ce package définit des classes de canaux qui sont utilisables par les classes de sockets :– DatagramSocket,

– ServerSocket, et Socket de java.net package.

– In all cases, un canal est créé par appel à une méthode statique open définie dans chaque classe.

– La socket est créée par egget de bord.

Exemple : Serveur d’heure

• import java.io.*;

• import java.net.*;

• import java.nio.*;

• import java.nio.channels.*;

• import java.nio.charset.*;

• import java.util.*;

• import java.util.regex.*;

Exemple : initialisations

public class TimeServer { private static int PORT = 8013; private static int port = PORT;

// Charset and encoder for US-ASCII private static Charset charset = Charset.forName("US-

ASCII"); private static CharsetEncoder encoder =

charset.newEncoder(); // Direct byte buffer for writing private static ByteBuffer dbuf =

ByteBuffer.allocateDirect(1024);

Exemple : attente de connexion sur le port du service

// Open and bind the server-socket channel

private static ServerSocketChannel setup() throws IOException

{ ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();

InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),

port); ssc.socket().bind(isa); return ssc; }

Exemple : communication avec un client

// Service the next request to come in on the given channel // private static void serve(ServerSocketChannel ssc) throws

IOException { SocketChannel sc = ssc.accept(); try { String now = new Date().toString();

sc.write(encoder.encode(CharBuffer.wrap(now + "\n"))); System.out.println(sc.socket().getInetAddress() + " : " + now);

sc.close(); } finally { // Make sure we close the channel (and hence the socket)

sc.close(); } }

Exemple : code du serveur

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

if (args.length > 1) { System.err.println("Usage: java TimeServer [port]"); return;

} // If the first argument is a string of digits then we take that // to be the port number if ((args.length == 1) && Pattern.matches("[0-9]+",

args[0])) port = Integer.parseInt(args[0]); ServerSocketChannel ssc = setup(); for (;;) serve(ssc); } }

Conclusion

Une large bibliothèque pour traiter les sockets et différents types de communication entre Clients et Serveurs dans Java

Une extension naturelle par abstraction à l’appel de méthodes à distance - Java RMI

et une normalisation Corba avec l’intégration d’un ORB(cf aaplications réparties 2nd semestre)

et maintenant les EJB : Entreprise Java Beans

Retour sur RMI

Exemple

CLIENT Essifun SERVEUR de Surnoms

oter

infrastructure

Protocole d’application ?

Communication client serveur

CLIENT SERVEUR

Préparation de la requêteEnvoi de la requêteAttente du résultat….

Analyse du résultat reçu

Connexion au serveur Attente de requêtes

Analyse de la requête…..Exécution….Préparation de la réponseEnvoi de la réponse

Exemple : annuaire des surnoms

EssiFun SERVEUR de Surnoms

enregistrer(« paul », 

«bug »)

marshalling

marshalling

unmarshalling

unmarshalling

0111000101000..

101..

enregistrer(« paul »,

 «bug ») = TRUE

TRUE

1:Paul:bug ou ENR/nPaul/n/bug/n ou Objet Requête Seriablizable

Différence entre un transport TCP et UDP pour le codage des données ?

Que peut on automatiser ?

Au minimum, la phase de marshalling/unmarshalling(hétérogéneité des langages, des systèmes, etc)

Selon les cas, le squelette du serveur les appels distants du client

Exemple : annuaire des surnomset RMI

enregistrerlisteroter

AnnuaireEssi

listePersonnes

Enregistrer(AnneMarie,AM)lister()

Exemple : annuaire des surnoms

• interface : partie visible de l’objet (enregistrer, oter, lister, …)

• implémentation : partie privée inaccessible depuis d’autres objets (listePersonnes : un vecteur de Personne ou un tableau ou ….)

• interface = contrat entre l’objet et le monde extérieur (save impossible par exemple)

RMI

public interface Surnoms extends java.rmi.Remote{public Boolean enregistrer(String nom, String surnom) throws

java.rmi.RemoteException, ServeurSurnoms.surnoms.ExisteDeja ;

…. }

Générateurs

RMIC / Orbix...

IDL Int. JavaSpécificationsdes données

Générateurs

Fichiersgénérés Stubs Skeletons Proxy

(mise en œuvre de la sérialisationet désérialisation…)

RMI

Classes et Interfaces

ClasseLocale

Souche Squelette

ClasseDistante

InterfaceDistante

Remote

Appel méthode m() Appel méthode m()

Machine locale Machine distante

InterfaceDistante

Interaction Client Enregistreur

client serveur

client registreLookup : où est objetDistant ?

stub

Il est ici

Envoyez le stub

Le voicistub squelette

objetDistant

result = objetDistant.m()

result

RMIRegistry + ClassLoader

Exemple : annuaire des surnoms

XDR et RPC de SUN

Protocole := CHOICE { enregistrerReq [0] SEQUENCE{PrintableString nom,

PrintableString surnom} enregistrerRep[1] BOOLEAN, listerReq [2] NULL, listerRep [3] SET OF Personnes, ….}

Programme surnoms { version {

boolean enregistrer(nomSurnom) = 1; listePersonnes lister(void)=2 }= 1} = 10000

ASN.1 et norme ISO

Générateurs de Stubs

RPCGEN / MAVROS

ASN1 XDR

Librairie marshalling et unmarshalling

squelettes du client et du serveur

Spécificationsdes données

Générateurs

Types de donnéesC Lisp Java

Types de données

C

Fichiersgénérés

Les points communs des approches distribuées

Adressage : à tout serveur (objet ou programme)doit être affecté une référence unique

Transport : pour établir une communication entre 2 nœuds

et transmettre une requêteMarshalling :

transformation de la requête pour passer sur leréseau

Points communs

Protocol :transmission des requêtes entre exécutables

Dispatching :gestion des threads

Des services communsServices de nommageInterface repository.....

Restent à approfondir

Communication réseaux et Internet

Couches de transport

Différences entre UDP et TCP(Développement d’un serveur multicast Ack/NoAck pour gérer laperte des paquets UDP)

D’autres protocoles (RTP/RTCP)(introduction du routage multicast ou du tunelling)

Principes du IP / protocole ICMP

Service de nommage DNS Configuration services réseau

Introduction au Réseaux Locaux LANs Configuration carte réseau d’une machine,Développement d’un analyseur de trafic

et standards IEEE 802 : IEEE 802.3 et EthernetConfiguration d’un Firewall : IPTables,

Spécificités des Réseaux Locaux

Heureusement Dino est là :-)

Quelques interrogations ?

Comment choisir le bon middleware (intergiciel) ?Il y en a de plus en plus

Corba, RMI, DCOM, DSA + CCM, J2EE + Web Services, .net ....

Savoir les comparerIdentifier les points communsInteropérabilité : XML une solution suffisante ?

Heureusement Mireille est là