Programmation RéseauxIllustration : Sockets en Java

Anne-Marie Dérypinna@polytech.unice.fr

À travailler seuls

Concepts généraux

Mise en œuvre Java

Année 2011-2012

Réseau et département SI

Programmation RéseauxSockets Java

Introduction aux applications réparties

Couches Réseaux : protocoles TCP – UDPSockets C

Programmation par ComposantsExpériences IndustriellesAdministration et sécurité des réseaux

Réseaux sans filApplications Temps Réel

Questions préliminaires

Protocoles de transport TCP et UDP ?

Utilisation des adresses Internet ?

Utilisation des ports ? Programmation sockets :

gestion d’entrées/sorties

Client : ?Serveur : ?Serveur de noms ?(DNS, LDAP) ?

Besoins d’une application Client-ServeurSimilitudes avec un appel téléphonique via un standard1. Trouver l’adresse du serveur : trouver le no de téléphone de l’entreprise2. Demander un service spécifique : s’adresser à un service ou une personne précise de l’entreprise (no de poste)3. Faire la requête 4. Obtenir une réponse

Adresse d’un serveur ?Identification d’un service ?

Un peu de vocabulaireClient : entité qui fait l’appelSockets : moyen de communication entre ordinateursAdresses IP : adresse d’un ordinateurServeur : entité qui prend en charge la requêteServeur de noms (DNS) : correspondances entre noms logiques et adresses IP (Annuaire)Port : canal dédié à un serviceProtocole : langage utilisé par 2 ordinateurs pour communiquer entre eux

protocole de transport : comment véhiculer les données – construction de la trame réseau

protocole d’application : comment le client et le serveur structurent les données échangées

Adresse Internet et PortAdresse internet

attribuée à chaque nœud du réseausérie d ’octets dont la valeur dépend du type de réseauassociée à un nom logique (Domain Name Server)

Chaque hôte possède environ 65535 ports

Port canal dédié à un service spécifique80 pour le service http25 pour le service SMTP En savoir plus ?

Ports réservés

TCPServeur FTP : 21Serveur Telnet : 23Serveur SMTP : 25

UDPAgent SNMP : 161Logger SNMP : 162Serveur rwhod : 513

Serveur multi processus Applications transactionnelles

1 à 1024 services fondamentaux (administrateurs)1025 à 5000 disponibles pour les utilisateurs

Exemples d ’adresses Internet

Résultats d’une recherche dans un DNS

157.169.9.15 oscar.essi.fr oscar157.169.20.5 accueil.essi.fr accueil157.169.20.4 compta.essi.fr compta157.169.25.201 www-local.essi.fr www-local157.169.10.222 pcprofs.essi.fr pcprofs157.169.4.50 ada.essi.fr ada157.169.10.120 macserver.essi.fr macserver157.169.10.240 demo.essi.fr demo157.169.1.20 bibli.essi.fr bibli157.169.25.110 sfe-srv.essi.fr sfe-srv sfe157.169.1.153 bde.essi.fr bde157.169.3.204 niv1a.essi.fr niv1a157.169.1.155 dessi.essi.fr dessi157.169.10.2 jessica.essi.fr jessica print2

Exemples d ’adresses157.169.25.200 news-srv.essi.fr news-srv www.essi.fr www-srv.essi.fr news134.59.132.21 dolphin.unice.fr157.169.10.1 essi2.essi.fr loghost essi2

Essi : 157.169I3S: 134.59serveurs : 25Administration : 20…….

En savoir plus ?

Comment trouver les adresses ip ?

ipconfig sous Windowsifconfig sous linux

Exemple du modem ADSL (Freebox, LiveBox, etc.), deux interfaces réseau : une interface privée, servant à mettre en réseau les ordinateurs connectés à la Freebox. Adresse IP du type 192.168.0.* ou 192.168.1.*.

A l’école adresses privées respectant le protocole ipV4

En savoir plus ?

Architecture client serveur

Mode de communication qu’un hôte établit avec un autre hôtequi fournit un service quelconque

applicationopération

ClientServeur

send request

send reply

« protocole d’application »marshalling 

Comment cela fonctionne au niveau du réseau› Identification de la machine qui abrite le

serveur par le client› Identification du serveur sur la machine› Canal de communication entre le serveur

et le client› Construction de la trame réseau› Echange du protocole d’application au

dessus d’un protocole de transport

Programmation Socket

Deux types de transports via les socket API: › Datagramme (non

reliable)› Orienté flux

d’octets (reliable)

Une porte à travers laquelle l’application

peut à la fois envoyer et recevoir des messages d’une autre application

socket

Comment construire des applications client/server qui communiquent via les sockets

Sockets

Outil de communication pour échanger des données entre un client et un serveur

Canaux de communication (descripteur d’entrée sortie dans lesquels on écrit et sur lesquels on lit)Gestion similaire des entrées sorties standard (écran, clavier) etdes fichiers

Un socket : une entrée sortie dédiée au réseau

Gestion similaire des entrées sorties standard (écran, clavier) etdes fichiers

En sortie (ex. System.out) : java.io.PrintStream (ou PrintWriter)

utilise un flot dirigé vers une sortie java.io.OutputStream

En entrée (ex. System.in) : java.io.InputStream (ou BufferedReader)

Plus précisément un socket

Plusieurs types de sockets :pour la communication par flot de données TCP

- fortement connectée - synchrone - type client-serveur

pour communication réseau par message UDP- en mode datagramme - en mode déconnecté

pour communication réseau par diffusion UDP

Exemples d’applications

Un serveur d’Echo Un exemple : le service SMTP

Demande de citations Diffusion de citations

Sockets en Java ?

Au dessus de TCP ou UDP

En Java toutes les classes relatives aux socketssont dans le package java.net

Une infrastructure puissante etflexible pour la programmation réseau

Le Package net

Des Exceptions Des entrées Sorties Des Sockets …...

Plusieurs hiérarchies de classes

Des types de Sockets

ServerSocket DatagramSocket

MulticastSocket

Socket

Object

Des exceptionsException

IOException

SocketException ProtocolException UnknownHostException UnknownServiceException

BindException ConnectException

Des Entrées SortiesObject

InputStream

FileInputStream ObjectInputStream

OutputStream

FileOutputStream

ObjectOutputStream

FilterInputStream

DataInputStreamFilterOutputStream

DataOutputStream

Autres Classes

Object

InetAdress DatagramPacket SocketImpl

PlainSocketImpl

Java.net.InetAddress : nommageLa classe InetAddress

2 constructeurs : un par défaut qui crée une adresse vide (cf la méthode accept sur Socket)

un qui prend le nom de la machine hôte et l’adresse IP de la machine.

Des accesseurs en lecture : pour récupérer l’adresse IP d’une machine (getByName, getAllByName), des informations sur lamachine hôte (getLocalHost, getLocalAddress, getLocaName)Des comparateurs : égalité (equals) et type d’adresse (isMulticastAddress)…..

Communication Client Serveur traditionnelle

Fortement connectée

TCP

Flot de requêtes du client vers le serveur

applicationopération

ClientServeur

Ouvrir connexionreq1req2req3

reqn

Fermer la connexion

TCP fournit un transfert fiable, conservant l’ordre de transfert

des octets (“pipe”) entre le client et le serveur

Point de vue application

Interaction Client/server :socket TCP

Serveur (s’exécutant sur l’hôte) Client

wait for incomingconnection requestconnectionSocket =welcomeSocket.accept()

create socket,port=x, forincoming request:welcomeSocket =

ServerSocket()

create socket,connect to hostid, port=xclientSocket =

Socket()

closeconnectionSocket

read reply fromclientSocket

closeclientSocket

send request usingclientSocketread request from

connectionSocket

write reply toconnectionSocket

TCP connection setup

Scénario d’un serveurpour un client

Attente de données sur le flux d’entréeRéception et Analyse des données en entréeCalculConstruction de la réponseEcriture sur le flux de sortie

Fermer le socket de communication

Créer le socket de communication avec le client

Scénario d’un client

Préparer la requêtel’envoyer sur le flux de sortieAttendre des données sur le flux d’ entrée les lire et les traiter

Fermer le socket

Créer le socket de connexionavec le serveurAttendre que la connexion soit établieRécupérer la socket de communication

TCP et Sockets

2 classes : Socket et ServerSocket (java.net package)pour les canaux de communication

Classes pour le flot de données XInputStream et XOutputStream

Transfert de donnéesConnexion +

« Marshalling »

Accepter les connexions Dans un serveur ?

Créer un objet socket pour écouter les demandes de connexionsur le numéro de port associé au service

Créer un objet socket pour accepter une connexion d ’un clientcet objet servira pour tous les transferts d ’information de

ce client vers le serveur

Dans un serveur ?Accepter les connexionsServerSocket myService; try { myService = new ServerSocket(PortNumber); } catch (IOException e) {System.err.println(e);}

Création d’un objet socket pour écouter et accepter les connexions des clients

Socket clientSocket = null; try {clientSocket = myService.accept();} catch (IOException e) {System.err.println(e); }

Demander à se Connecter = ouvrir un socket

Dans un clientidentifier la machine à laquelle on veut se

connecter et le numéro de port sur lequel tourne le serveur

implique de créer un socket pour cette communication

Se connecter Comment ouvrir un socket ?

Dans un client Socket myClient; try { myClient = new Socket("Machine name", PortNumber); } catch (IOException e) { System.out.println(e); }

Machine name : machine à laquelle on veut se connecter PortNumber port sur lequel tourne le serveur (> 1023)

Comment envoyer une information ?

Côté client : pour envoyer une requête au serveurCôté serveur : pour envoyer une réponse au client

1 Créer un flux de sortie pour le socket pour écrire l’information

2 Constituer le contenu des données à émettre (transformer entiers, doubles, caractères, objets en lignes de texte)

Côté Serveur

Pour envoyer des informations au clientExemple d’entrée sortie

DataOutputStream : écrire des types de données primitifs; output=new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());

Côté Client

Côté client : pour envoyer une information au serveur Autre exemple d’entrée sortie

PrintStream pour afficher des valeurs des types de base(write et println)

PrintStream output;try {output = new PrintStream(myClient.getOutputStream();}catch (IOException e) {System.err.println(e);}

…..

Comment recevoir de l’information ?

Côté serveur : on doit lire la requête du client Côté client : on doit recevoir une réponse du serveur

1 Créer un flux d ’entrée pour le socket et lire l ’information sur le flux

2 Reconstituer les données émises ( entiers, doubles, caractères, objets)à partir des lignes de texte reçues

Côté Serveur

pour recevoir les données d’un client

DataInputStream input;try { input = new DataInputStream(clientSocket.getInputStream()); }catch (IOException e) {System.out.println(e);}

Côté Client

Côté client : pour recevoir une réponse du serveur

DataInputStream : lire des lignes de texte, des entiers, desdoubles,des caractères... ( read, readChar, readInt, readDouble, and readLine,. )(writeBytes…)

try {input = new DataInputStream(myClient.getInputStream());}catch (IOException e) {System.out.println(e);}

Autres entrées sorties

echoSocket = new Socket( "jessica", 7); out = new PrintWriter(echoSocket.getOutputStream(), true); in = new BufferedReader(new InputStreamReader( echoSocket.getInputStream()));

Le BufferedReader prend un Reader en paramètre et non un Stream Utilisation des ObjectInputStream et ObjectOutputStream L’output doit être initialisé en premier sinon blocage à la Création du flux de sortie.

Entrées sorties : comment procéder ?

Quid du marshalling ?

l’information qui est lue doit être du même type et du même format que celle qui est écrite

ATTENTION au choix de vos entrées sorties – respecter la Cohérence des données transmises

Le client doit il connaître la nature des E/S du serveur pour être écrit ?

Comment se déconnecter ?

Fermer correctement les flux d’entrée sortie et les sockets en cause. Côté clientCôté serveur

Comment fermer un socket ?

Fermer les output et input stream avant le socket. Côté client

output.close(); input.close(); myClient.close();Côté serveur output.close(); input.close(); clientSocket.close(); myService.close();

Sockets (Communication Client serveur)

Le serveur connecte le client sur un nouveau no de portet reste en attente sur le port original

Client et serveur communiquent en écrivant et lisant sur un socket

Le serveur est à l’écoute des requêtes sur un port particulierUn client doit connaître l’hôte et le port sur lequel le serveur écoute. Le client peut tenter une connexion au serveur

Serveur Echo

Un serveur similaire à echo ( port 7). Reçoit un texte du client et le renvoie identiqueLe serveur gère un seul client.

Déclarations

import java.io.*; import java.net.*;public class echo3 { public static void main(String args[]) { ServerSocket echoServer = null; String line; DataInputStream is; PrintStream os; Socket clientSocket = null; try { echoServer = new ServerSocket(9999);} catch (IOException e) {System.out.println(e); }

try { clientSocket = echoServer.accept(); is = new DataInputStream(clientSocket.getInputStream()); os = new PrintStream(clientSocket.getOutputStream()); while (true) { line = is.readLine(); os.println(line); } } catch (IOException e) { System.out.println(e);} } }

Comment écrire un client ?

Toujours 4 étapesOuvrir un socket.

Ouvrir un input et un output stream sur le socket. Lire et écrire sur le socket en fonction du protocole du serveur. Effacer Fermer

Seule l’étape 3 change selon le serveur visé

Client SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),

import java.io.*; import java.net.*; public class smtpClient { public static void main(String[] args) { Socket smtpSocket = null; // le socket client DataOutputStream os = null; // output stream DataInputStream is = null; // input stream try { smtpSocket = new Socket("hostname", 25); os = new DataOutputStream(smtpSocket.getOutputStream()); is = new DataInputStream(smtpSocket.getInputStream()); } catch (UnknownHostException e) { System.err.println("Don't know about host: hostname"); } catch (IOException e) { System.err.println("Couldn't get I/O for the connection to: hostname"); }

Le protocole SMTP, RFC1822/3

if (smtpSocket != null && os != null && is != null) { try{os.writeBytes("HELO\n"); os.writeBytes("MAIL From: <pinna@essi.fr>\n"); os.writeBytes("RCPT To: <pinna@essi.fr>\n"); os.writeBytes("DATA\n"); os.writeBytes("From: pinna@essi.fr\n"); os.writeBytes("Subject: Qui est là ?\n"); os.writeBytes("Vous suivez toujours ?\n"); // message os.writeBytes("\n.\n"); os.writeBytes("QUIT");

SMTP// attente de "Ok" du serveur SMTP, String responseLine; while ((responseLine = is.readLine()) != null) { System.out.println("Server: " + responseLine); if (responseLine.indexOf("Ok") != -1) {break;}} os.close(); is.close(); smtpSocket.close(); } catch (UnknownHostException e) { System.err.println("Trying to connect to unknown host: " + e); } catch (IOException){ System.err.println("IOException: " + e);} } } }

.

Avez-vous suivi ?

Quel est le protocole d’application pour le service SMTP ?peut-on le changer ?

Quel est l’entrée du service sur la machine hôte ?peut-on la changer ?

Quelle est le marshalling associé au protocole d’application ?peut-on le changer ?

Quel est le protocole de transport ?peut-on le changer ?

TCP et Sockets

La classe ServerSocket

des constructeurs : par défaut,no de port associé, + taille de la liste de clients en attente +adresse...

des accesseurs en lecture : no de port sur lequelle socket écoute, adresse à laquelle il est connecté (getPort, getInetAddress, …)

des méthodes : accept pour accepter une communication avec un client, close...

TCP et SocketsLa classe Socket :

une batterie de constructeurs : par défaut,no de port + adresse / nom de machine et service distante,+ no de port + adresse locale,créent un socket en mode Stream ou DataGramme

des accesseurs en lecture : no de port et adresse à laquelle il est connecté, no de port et adresse à laquelle il est lié, input et output Stream associés (getPort, getInetAddress, getLocalPort, getLocalAddress, getInputStream, getOutputStream…)

des méthodes : close...

Applications distribuées et parallèlisme

La communication ne doit pas rester bloquée pour un client

Interaction Client/server :socket TCP

Serveur (s’exécutant sur l’hôte) Client

wait for incomingconnection requestconnectionSocket =welcomeSocket.accept()

create socket,port=x, forincoming request:welcomeSocket =

ServerSocket()

create socket,connect to hostid, port=xclientSocket =

Socket()

closeconnectionSocket

read reply fromclientSocket

closeclientSocket

send request usingclientSocketread request from

connectionSocket

write reply toconnectionSocket

TCP connection setup

Plusieurs ClientsUtiliser des threads pour accepter plusieurs clients simultanément.

Le serveur gère un thread par client

Plusieurs clients

application

Clientn

ServeurOuvrir connexion

application

Client1

application

Client2 S1

S2

Sn

Quelques mots sur les ThreadsUn thread permet l’exécution d’un programme. Une application peut avoir de multiples threads qui s ’exécutentconcurremment (Chaque thread a une priorité). Chaque thread a un nom. Plusieurs threads peuvent avoir lemême. Le nom est généré si non spécifié. Il y a 2 façons de créer un thread d’exécution.

déclarer une sous classe de Thread et surchargerla méthode run. Une instance de la sous classe peut alorsêtre allouée et démarrée.

déclarer une classe qui implémente Runnable et doncla méthode run. Une instance de la classe peut être allouée, passée comme argument à la création d’un threadet démarrée.

while (true) { accept a connection ; create a thread to deal with the client ; end while

Scénario du Serveur Multithreadé

public class MultiServerThread extends Thread {

private Socket socket = null; public MultiServerThread(Socket socket) {

super("MultiServerThread"); this.socket = socket; }

public void run() { try { PrintWriter out = new

PrintWriter(socket.getOutputStream(), true); BufferedReader in = new BufferedReader( new

InputStreamReader( socket.getInputStream())); …… } out.close(); in.close(); socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }

public class MultiServer {

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

{ ServerSocket serverSocket = null; boolean listening = true; try { serverSocket = new

ServerSocket(4444); } catch (IOException e) { System.err.println("Could not listen on

port: 4444."); System.exit(-1); } while (listening) new

MultiServerThread(serverSocket.accept()).start(); serverSocket.close(); } }

Communication asynchrone par messagesCommunication par diffusion

Communication par message : Envoi de datagrammes

applicationopération

ClientServeur

req1rep1

reqnrepn

Programmation Socket avec UDP

UDP: pas de “connexion” entre le client et le serveur

Pas de lien privilégié entre le client et le serveur

L’emetteur attache l’adresse IP et le port pour le retour.

Le serveur doit extraire l’adresse IP et le port de l’expéditeur à partir du datagramme reçu

application viewpointUDP fournit un transfert

non fiable de groupes d’octets (“datagrammes”)

entre un client et le serveur

UDP: les données transmises peuvent être reçues dans le désordre ou perdues

Client/server socket interaction: UDP

closeclientSocket

Serveur

read reply fromclientSocket

create socket,clientSocket = DatagramSocket()

Create, address (hostid, port=x,send datagram request using clientSocket

create socket,port=x, forincoming request:serverSocket = DatagramSocket()

read request fromserverSocket

write reply toserverSocketspecifying clienthost address,port umber

Client

Datagrammes UDP et Sockets

2 classes : DatagramPacket et DatagramSocket

Datagramme = un message indépendant envoyé sur le réseau arrivée, temps d’arrivée et contenu non garantis

packages d’implémentation de communication via UDP de datagrammes

Exemple

Un serveur de citation qui écoute un socket type datagram et envoie une citation si le client le demandeUn client qui fait simplement des requêtes au serveur

ATTENTION Plusieurs firewalls et routeurs sont configurés pour interdire le passage de paquets UDP

Une Application Client ServeurLe serveur reçoit en continu des paquets mode datagramme sur un socketun paquet reçu = une demande de citation d’un client le serveur envoie en réponse un paquet qui contient

une ligne "quote of the moment"

L’application cliente envoie simplement un paquetdatagramme au serveur indiquant qu’il souhaiterecevoir une citation et attend en réponse un paquetdu serveur.

La classe QuoteServer

socket = new DatagramSocket(4445);Création d’un DatagramSocket sur le port 4445 qui permet au serveurde communiquer avec tous ses clients try { in = new BufferedReader(new FileReader("one-liners.txt")); } catch (FileNotFoundException e) System.err.println("Couldn't open quote file. " + "Serving time instead."); } } Le constructeur ouvre aussi un BufferedReader sur un fichier qui contientune liste de citations ( une citation par ligne)

suitecontient une boucle qui tant qu’il y a des citations dans le fichierattend l’arrivée d ’un DatagramPacket correspondant à une requête client sur un DatagramSocket.

Byte[] buf = new byte[256];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);socket.receive(packet);

En réponse une citation est mise dans un DatagramPacket et envoyée sur le DatagramSocket au client demandeur.

String dString = null;if (in == null) dString = new Date().toString();else dString = getNextQuote();buf = dString.getBytes();InetAddress address = packet.getAddress();

int port = packet.getPort(); packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port); socket.send(packet);

SuiteAdresse Internet + numéro de port (issus du DatagramPacket )= identification du client pour que le serveur puisse lui répondre

L’arrivée du DatagramPacket implique une requête ->contenu du buffer inutile

Le constructeur utilisé pour le DatagramPacket : un tableau d’octets contenant le message et la taille du tableau

+ L’adresse Internet et un no de port.

Lorsque le serveur a lu toutes les citationson ferme le socket de communication. socket.close();

La classe QuoteClientenvoie une requête au QuoteServer, attend la réponse et affiche la réponse à l’écran.

Variables utilisées : int port; InetAddress address; DatagramSocket socket = null; DatagramPacket packet; byte[] sendBuf = new byte[256];Le client a besoin pour s ’exécuter du nom de la machine sur laquelle tourne le serveurif (args.length != 1) { System.out.println("Usage: java QuoteClient <hostname>"); return; }

La partie principale du mainCréation d ’un DatagramSocket

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

Le constructeur lie le Socket à un port local libre Le programme envoie une requête au serveur

byte[] buf = new byte[256];InetAddress address = InetAddress.getByName(args[0]);DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,

address, 4445); socket.send(packet);

Ensuite le client récupère une réponse et l’affiche

Avez-vous suivi ?

Quel est le protocole d’application pour le service de citation ?peut-on le changer ?

Quel est l’entrée du service sur la machine hôte ?peut-on la changer ?

Quelle est le marshalling associé au protocole d’application ?peut-on le changer ?

Quel est le protocole de transport ?peut-on le changer ?

Classe DatagramSocketDes constructeurs : par défaut, + no port + Adresse Inet

Des accesseurs en lecture : adresse à laquelle le socket est lié, est connecté, le no port auquel il est lié, connecté, taille du buffer reçu ou envoyé (getInetAddress, getLocalAddress, getPort, getLocalPort, getReceivedBufferSize, getSendBufferSize…)

Des méthodes : pour se connecter à une adresse, pour sedéconnecter, pour envoyer un paquet datagramme, pour un recevoir un paquet datagramme (connect, disconnect, send, receive)

Classe DatagramPacket

Des constructeurs : buffer + longueur de buffer + adresse destination + port…

Des accesseurs en lecture : adresse à laquelle le paquet est envoyé, le no port à laquelle le paquet est envoyé, la donnée transmise (getAddress, getPort, getData, getLength…)

Petite comparaison UDP TCP

Services fournis par les protocoles de transport Internet

Service TCP : connection-oriented: setup

required between client, server

reliable transport between sending and receiving process

flow control: sender won’t overwhelm receiver

congestion control: throttle sender when network overloaded

does not providing: timing, minimum bandwidth guarantees

Service UDP : unreliable data transfer

between sending and receiving process

does not provide: connection setup, reliability, flow control, congestion control, timing, or bandwidth guarantee

Exigence de transport des applications communes

Time Sensitive

nononoyes, 100’s msec

yes, few secsyes, 100’s msecyes and no

Application

file transfere-mail

Web documentsreal-time audio/video

stored audio/videointeractive games

financial apps

Data loss

no lossno lossloss-tolerantloss-tolerant

loss-tolerantloss-tolerantno loss

Bandwidth

elasticelasticelasticaudio: 5Kb-1Mbvideo:10Kb-5Mbsame as above few Kbps upelastic

Protocoles Internet des applications et protocoles de transport associés

Application

e-mailremote terminal access

Web file transfer

streaming multimedia

remote file serverInternet telephony

Applicationlayer protocol

smtp [RFC 821]telnet [RFC 854]http [RFC 2068]ftp [RFC 959]proprietary(e.g. RealNetworks)NSFproprietary(e.g., Vocaltec)

Underlyingtransport protocol

TCPTCPTCPTCPTCP or UDP

TCP or UDPtypically UDP

Communication par diffusion : Multicast

Clientn

ServeurClient1

Client2Gr

Ouvrir un socket = demander à se Connecter

Les clients demandent seulement à joindre un groupe

Exemple de multicast

Un serveur de citation qui envoie une citation toutes les minutes à tous les clients qui écoutent (multicast)

Créer un paquet de sortiePréparer et Envoyer une donnée

Scénario d’un serveur

Fermer le socket d’entrée

Créer le socket d’entrée

Scénario d’un client

Création d’un paquet d’entréeAttente de données en entréeRéception et traitement des données en entrée

Fermer le socket d ’entrée

Créer le socket d’entrée

Classe MulticastServer

Des constructeurs : par défaut, port à utiliser

Des accesseurs en lecture : adresse du groupe (getInterface…)

Des méthodes : pour envoyer un paquet datagramme, pour joindre ou quitter un groupe (send, joinGroup, leaveGroup)

Multicast: MulticastSocket

Type de socket utilisé côté client pour écouter des paquets quele serveur « broadcast » à plusieurs clients. .

Une extension du QuoteServer : broadcaste à intervalle régulier à tous ses clients

Cœur du serveurwhile (moreQuotes) { try { byte[] buf new byte[256]; // don't wait for request...just send a quote

String dString = null; if (in == null) dString = new Date().toString(); else dString = getNextQuote(); buf = dString.getBytes(); InetAddress group = InetAddress.getByName("230.0.0.1"); DatagramPacket packet; packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, group, 4446); socket.send(packet);

try {sleep((long)Math.random() * FIVE_SECONDS); } catch (InterruptedException e) { } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); moreQuotes = false;} } socket.close();}

Différences principales

Le DatagramPacket est construit à partir de de « l’adresse de plusieurs clients »

L ’adresse et le no de port sont câblés

no de port 4446 (tout client doit avoir un MulticastSocket lié à ce no). L’adresse InetAddress "230.0.0.1" correspond à un identificateur de groupe et non à une adresse Internet de la machine d’un client

Le DatagramPacket est destiné à tous les clients qui écoutent le port 4446 et qui sont membres du groupe "230.0.0.1".

Un nouveau Client

Pour écouter le port 4446, le programme du client doit créer son MulticastSocket avec ce no. Pour être membre du groupe "230.0.0.1" le client adresse la méthode joinGroup du MulticastSocket avec l’adresse d’identification du groupe.

Le serveur utilise un DatagramSocket pour faire du broadcast à partirde données du client sur un MulticastSocket. Il aurait pu utiliser aussiun MulticastSocket. Le socket utilisé par le serveur pour envoyer leDatagramPacket n’est pas important. Ce qui est important pour lebroadcast est d’adresser l’information contenue dans le DatagramPacket, et le socket utilisé par le client pour l’écouter.

MulticastSocket socket = new MulticastSocket(4446); InetAddress group = InetAddress.getByName("230.0.0.1"); socket.joinGroup(group);

DatagramPacket packet; for (int i = 0; i < 5; i++) { byte[] buf = new byte[256]; packet = new DatagramPacket(buf, buf.length); socket.receive(packet);

String received = new String(packet.getData()); System.out.println("Quote of the Moment: " + received); } socket.leaveGroup(group); socket.close();

Synthèse

Client Serveur

TCP aSocket aServerSocketconnecté write read

read write

UDP aDatagramSocket aDatagramSocketnon connecté send receive

receive send

Multicast aMulticastSocket aDatagramSocket/aMulticastSocket

receive send

I/O Stream I/O Stream

aDatagramPacket

Quelques Informations utiles sur la sérialisation Java

Sérialisation-Desérialisation Enregistrer ou récupérer des objets

dans un flux› Persistance› Transfert sur le réseau

Sérialisation Via la méthode writeObject()

› Classe implémentant l’interface OutputObject

› Exemple : la classe OutputObjectStream

› Sérialisation d’un objet -> sérialisation de tous les objets contenus par cet objet Un objet est sauvé qu’une fois : cache pour

les listes circulaires

Desérialisation Via la méthode readObject()

› Classe implémentant l’interface InputObject

› Exemple : la classe InputObjectStream

Exception NotSerializableException

Si la classe de l’objet sauvé› N’étend ni l’interface Java Serializable› Ni l’interface Java Externalizable

Interface Serializable Ne contient pas de méthode -> enregistrement et récupération de

toutes les variables d’instances (pas de static)+ informations sur sa classe (nom, version),

type et nom des variables 2 classes compatibles peuvent être utilisées

Objet récupéré = une copie de l’objet enregistré

Gestion de la sérialisation desérialisation

Implémenter les méthodes private void writeObject(OutputObjectStream s) throws

IOException private void readObject(OutputInputStream s) throws

IOException

defaultReadObject() et defaultWriteObject() méthodes par défaut

Ajout d’informations à l’enregistrement, choix de sérialisation

Seulement pour les champs propres de la classe (héritage géré automatiquement)

Gestion de la sérialisation : utiliser Externalizable

Graphe d’héritage complet

Implémenter les méthodes public void writeExternal(ObjectOutput o)

throws IOException public void readExternal(ObjectInput o) throws

IOException

› ATTENTION PBM de SECURITE

Un peu plus de réflexivité

Les ClassLoader ????

Classe ClassLoaderClassLoader est une classe abstraite. Un class loader est un objet responsable du chargement des classes Un nom de classe donné, il peut localiser ou générer les données quiconstituent une définition de la classe. Chaque objet Class a une référence à un ClassLoader qui le définit.

Applications implémentent des sous classes de ClassLoader afind’étendre la façon de dynamiquement charger des classes par la VM.(utilisation de manager de sécurité, par exemple)

ClassLoader ?

En UNIX la VM charge les classes à partir des chemins définis dans CLASSPATH.

Certaines classes peuvent être obtenues à partir d’autres sources, telles que le réseau ou construites par une application. La méthode defineClass convertit un tableau d’octets en une instance de Class.Instances pouvant être créées grâce à newInstance

Les méthodes et constructeurs créés par un class loader peuvent référencer d’autres classes (loadClass du class loader de cette classe).

Exemple de chargement de classe

Un class loader qui permet de charger des fichiers de classes via le réseau

ClassLoader loader=new NetworkClassLoader(host,port);Object main= loader.loadClass("Main", true).newInstance();….

NetworkClassLoader doit définir findClass et loadClassData pour charger et defineClass pour créer une instance de Class.

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 problèmes de bufferisation liés aux

E/S Charsets : qui associent des « décodeurs » et

des « encodeurs » qui gèrent correctement les conversions chaines – octets› Éliminent les problème d’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

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

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

SocketChannel : Un canal dédié aux communications 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.

un canal est créé par appel à une méthode statique open définie dans chaque classe.

› La socket est créée par effet 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

….