programmation par sockets. sockets en java

CNAM Réseaux C3 – 2005 - ©Andrey Sadovykh

Programmation par Sockets.

Sockets en Java.

Andrey SADOVYKH

[email protected]

http://sadovykh.free.fr/cnam/

2

Plan du cours

� Principes de Sockets

� Sockets en Java

� TD - Carnet d’Adresses partagé – Sockets TCP


Principes de Sockets

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Plans

� Principes de Sockets

� Définition de sockets

� Protocoles Internet � TCP et UDP

� Format réseaux de données

� Sockets UDP

� Sockets TCP

� Problème de Blocage

5

Principes des sockets

� Socket == Fichier

write() pour envoyer read() pour recevoir

Client Server

80 HTTP

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Index.htmlyahoo.fr

ports ports

6

Définition des sockets

� Une socket = {une famille ; un mode de communication ; un protocole}

� Exemple de familles de sockets :� processus sur la même station Unix : sockets locales (AF_UNIX en

C)� processus sur des stations différentes à travers Internet : sockets

Internet (AF_INET en C)

� Exemple de modes de communication :� Datagrames – ou mode non connecté� Flux de données – ou mode connecté� Etc.

� Exemple de protocoles de sockets : IP, UDP, TCP, …

7

Protocoles Internet

IP

AF_INET: UDP, TCP

Ethernet

TCP:

UDP:

1 2 3 4 1 2 3 4

1 2 3 4 2 1 3 4

Mode avec connexion:

Envoie par séquences

L’ordre d’envoie est respectéLa livraison est garantie

La perte de connexion est détecté

Mode sans connexion:Envoie par paquetsRéception par des plusieurs destinataires est possibleNi livraison ni l’ordre de séquence ne sont pas garantis,

même si la probabilité est 10-6

Application

8

Format Réseau –

Little / Big Endians

� short /* (2 Octets) */ long /* (8 Octets) */

� Exemple: short n=3; /* 11 en binaire*/

0…1100…0 00…00…11 0…1100…0

Motorola Intel Réseau

� Un des problèmes d’interopérabilité le plus connu.� �� Les représentation de donnée sur chaque

d’extrémités peuvent être différentes.� En C, une conversion vers format réseau (network byte

order) est nécessaire.

host byte orderBig Endians

host byte orderLittle Endians

network byte orderBig Endians

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Sockets UDP

� Étapes d’utilisation de sockets lors de communication client-serveur en UDP :� le serveur et le client ouvrent chacun une « socket »

� le serveur la nomme (il l’attache à un de ses ports (un port précis))

� le client ne nomme pas sa socket (elle sera attachée automatiquement à un port lors de l’émission)

� le client et le serveur dialogue : write(…) et read(…)� finalement toutes les sockets doivent être refermées

� Les deux extrémités n’établissent pas une connexion :� elles ne mettent pas en oeuvre un protocole de maintien de

connexion

� si le processus d’une extrémité meurt l’autre n’en sait rien !

10

Étapes d’utilisation de sockets mode UDP: serveur reçoit les données

read()

bind()attribution d’un port

close()

socket ()

write()

close()

socket ()

Serveur Client

Initialisation:

Dialogue:

Fermeture:

11

Sockets TCP

� Étapes d’utilisation de sockets lors de communication client-serveur en TCP :� le serveur et le client ouvrent chacun une « socket »� le serveur la nomme (il l’attache à un de ses ports (un port précis))� le client n’est pas obligé de la nommer (elle sera attachée

automatiquement à un port lors de la connexion)� le serveur écoute sa socket nommée� le serveur attend des demandes de connexion� le client connecte sa socket au serveur et à un de ses ports (précis)� le serveur détecte la demande de connexion� une nouvelle socket est ouverte automatiquement� le client et le serveur dialogue sur la nouvelle socket (read, write) � le serveur attendre de nouvelles demandes de connexions� finalement toutes les sockets doivent être refermées

12

Étapes d’utilisation de sockets mode TCP: serveur reçoit les données

read()Communication

sur la nouvelle socket

bind()

attribution d’un port

close()

socket ()

write()Communication


close()

socket ()

Serveur Client

Initialisation:

Dialogue:

Fermeture:

listen()

mode d’écoute

accept() connect ()Connexion:une nouvelle socket !!!

13

Problème de blocage

read()Communication


bind()

attribution d’un port

close()

socket ()

write()Communication


close()

socket ()

Serveur Client

listen()

mode d’écoute

accept() connect ()Blocage:

Blocage:

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Solution: nouveau processus

accept()

fork()

… read()send()

…

read()

send()…

while(…)

Serveur: ProcessusPrincipal:

ProcessusSecondaires: Traitement de communication

données

donnéesClient2

socket1

socket2

une nouvelle socket !!!

Client1

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Sockets TCP non bloquant

� Étapes d’utilisation de sockets lors de communication client-serveur en TCP :� le serveur et le client ouvrent chacun une « socket »

� le serveur la nomme (il l’attache à un de ses ports (un port précis))

� le client n’est pas obligé de la nommer (elle sera attachée automatiquement à un port lors de la connexion)

� le serveur écoute sa socket nommée

� le serveur attend des demandes de connexion

� le client connecte sa socket au serveur et à un de ses ports (précis)

� le serveur détecte la demande de connexion

� une nouvelle socket est ouverte automatiquement

� le serveur crée un processus pour dialoguer avec le client� le nouveau processus continue le dialogue sur la nouvelle

socket� le serveur attende en parallèle de nouvelles demandes de

connexions� finalement toutes les sockets doivent être refermées


Programmation par sockets

en Java

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Plan

� Les prérequis:

� Flux de données Java � Sockets TCP

� Sérialisation � Préparation de données

� Optionnellement: Threads � Serveur TCP non-

bloquant (voir les support )

� Spécificités

� Sockets UDP en Java

� Sockets TCP en Java

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Pré requis

� java.io - les entrées-sorties (pp. 72-80)� InputStream / OutputStream – flux et opérations sur les

flux de données

� BufferedInputStream/BufferedOutputStream� DataInputStream/DataOutputStream

� java.io.File – opérations sur les fichiers (pp. 81-83)� FileInputStream / FileOutputStream (voir les corrections)

� Sérialisation (pp. 97-102)� Interface java.io.Serializable (voir les corrections)� ObjectInputStream/ObjectOutputStream (voir les

corrections)

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Spécificités

� Il existe toujours des socket UDP et TCP� Les principes sont les mêmes

� Les sockets sont des objets (bien sur!)

� Les sockets TCP doivent être associées à des «flux » (in et out)� � facilité de lecture et d’écriture

� Certaines opérations sont devenues implicites

� De nouvelles opérations sur des « flux »apparaissent

� Bibliothèque java.net.*

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Spécificités: Initialisation

client

serveur

DatagramSocket()

DatagramSocket(port)UDP

TCPclient

serveur

Socket(ServerName, ServerPort)

ServerSocket(port)

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Sockets UDP en Java

� class DatagramSocket : (coté client et coté serveur)� Constructeur :

� DatagramSocket() : creation d’une socket UDP, libre

� Méthodes :� close() : ferme la socket.

� receive(DatagramPacket p) : reçoit un « DatagramPacket » de cette socket.

� send(DatagramPacket p) : envoit un « DatagramPacket » sur cette socket.

� class DatagramPacket :� Constructeur :

� DatagramPacket(byte[] buf, int InetAddress address,int port) : creation d’un packet à destination d’une machine et d’un port spécifiés

� …

22

Sockets TCP en Java (client)

� class Socket : (coté client, et coté serveur en partie)� Constructeur :

� Socket(String host, int port) : creation d’une socket TCP connectée sur le port et la machine hôte spécifiés.

� Méthodes :� close() : ferme la socket.� OutputStream getOutputStream() : revoie un flux de sortie

pour cette socket.� IntputStream getIntputStream() :revoie un flux d’entrée pour

cette socket.

connect() est implicite

� class OutputStream :

� Méthodes :

� write(byte[] buffer) : écrit dans le flux.

� close() : ferme flux.

� class InputStream :

� Méthodes :

� read(byte[] buffer) : lit le flux.

� close() : ferme flux.

23

Sockets TCP en Java (serveur)

� class ServerSocket : (coté serveur)� Constructeur :

� ServerSocket(int port) : creation d’une socket TCP connectée sur le port spécifié de la machine hôte.

� Méthodes :� close() : ferme la socket.

� OutputStream getOutputStream() : revoie un flux de sortie pour cette socket.

� IntputStream getIntputStream() : revoie un flux d’entrée pour cette socket.

� Socket accept() : écoute la socket et attend une requête de connection, retourne une nouvelle socket sur laquelle écouter le nouveau client (et lui seul)

bind() est implicite

listen() est implicite


Exemple – Sockets en Java

25

Développement d’une application socket – une approche

1. Définition d’un protocole d’application

� Définition d’opérations (fonctions)

� Définition de messages d’entrée et de sorti, qui sont associés aux opérations

� Définition de tailles des messages

� Définition de moyennes de distinction des messages (codes de message, port différant, …)

2. Implémentation de sérialisation/dessérialisation

des messages.

3. Déploiement des mécanismes réseaux (sockets)

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Exemple : Server Echo TCP.

1 opération � Description : Client envoie une chaîne de caractères au Serveur.

Serveur la renvoie en y ajoutant « C’est l’écho ».

� Opérations : Echo� Message d’entrée - String echoString de

� taille variable, ce que nécessite envoie de taille actuelle avant de chaque message.� Message de sortie – String reponse = « C’est l’écho :» + echoString

� taille variable, ce que nécessite envoie de taille actuelle avant de chaque message.

� Distinction de messages : Pas nécessaire, car un seul messages d’entrée et un seul message de sortie sont possible. De plus, opération est la seule.

� Sérialisation : OutputByteStream obs = new OutputByteStream ();obs. write (echoString.getBytes());

� Dessérialisation :

InputByteStream ibs = new InputByteStream ();Ibs. read(echoString.getBytes());

27

Exemple : Implantation socket

coté Serveur� Serveur:

� ouvre port 8080ServerSocket server = new ServerSocket (8080);

� attend une connexion; Socket nouvelleSocket = server.accept();

� lit une chaîne de caractères;InputStream fluxEntree = nouvelleSocket.getInputStream();byte taille [] = new byte[1];fluxEntree.read(taille);byte buffer [] = new byte [taille[0]];fluxEntree.read(buffer);

� renvoie cette chaîne en y ajoutant « C’est l’écho ».String echo = "C'est l'echo:"+ new String (buffer);OutputStream fluxSortie = nouvelleSocket.getOutputStream();byte taille2 = (byte) echo.getBytes().length;fluxSortie.write(taille2);fluxSortie.write(echo.getBytes());

� ferme toutes les connexionsnouvelleSocket.close();server.close();

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Exemple : Implantation socket

coté Client

� Client� Crée une connexion avec Serveur

Socket client = new Socket (« localhost »,8080);

� Envoie une chaîne de caractèresString request = "Salut!";byte taille = (byte)request.getBytes().length;OutputStream fluxSortie = client.getOutputStream();fluxSortie.write(taille);fluxSortie.write(request.getBytes());

� Reçoit une chaîne de caractèresInputStream fluxEntree = client.getInputStream();byte [] taille2 = new byte[1];fluxEntree.read(taille2);byte [] buffer = new byte [taille2[0]];fluxEntree.read(buffer);

� Ferme toutes la connexions client.close();

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Exemple : Source Serveurimport java.io.InputStream;

import java.io.OutputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;public class EchoServer {

public static void main(String[] args) {

try {// nouvelle socket sur le port 8080ServerSocket server = new ServerSocket(8080);System.out.println("Serveur est demarre...");

// accepter les demandes de connexionSocket nouvelleSocket=server.accept();// lire les donneesInputStream fluxEntree = nouvelleSocket.getInputStream();byte taille [] = new byte[1];

fluxEntree.read(taille);byte buffer [] = new byte [taille[0]];fluxEntree.read(buffer);System.out.println("Echo request:"+new String(buffer));// preparer la reponse

String echo = "C'est l'echo:"+ new String (buffer);// ecrire les donneeOutputStream fluxSortie = nouvelleSocket.getOutputStream();byte taille2 = (byte) echo.getBytes().length;fluxSortie.write(taille2);

fluxSortie.write(echo.getBytes());// fermer nouvelleSocketnouvelleSocket.close();// fermer socket principaleserver.close();

} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();

}

}}

30

Exemple : Source Clientimport java.io.InputStream;

import java.io.OutputStream;import java.net.Socket;

public class EchoClient {

public static void main(String[] args) {try {

// creer et connecter une Socket clienteSocket client = new Socket ("localhost",8080);

// ecire les donneesString request = "Salut!";byte taille = (byte)request.getBytes().length;

OutputStream fluxSortie = client.getOutputStream();

fluxSortie.write(taille);fluxSortie.write(request.getBytes());

// lireInputStream fluxEntree = client.getInputStream();byte [] taille2 = new byte[1];fluxEntree.read(taille2);byte [] buffer = new byte [taille2[0]];

fluxEntree.read(buffer);

System.out.println("Response:"+new String(buffer));

// fermer socket cliente

client.close();

} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();}

}}


Complément : Sérialisation en

Java – Puissance de Java

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Principe

� Java défini une interface java.io.Serializable pour rendre les objet sérialisable

� Il suffit que votre classe à sérialiser implante java.io.Serializable, car tous les types est presque toutes les classe de bibliothèques Java sont sérialisable.

� Utilisez ObjectOutputStream.writeObject(Object votreObjetSerializable) pour écrier dans le flux sortant.

� et ObjectInputStream.readObject(Object obj) pour lire le flux entrant.

� Attention Interopérabilité : Cette approche n’est que utilisable si les deux extrémités sont des Applications Java

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Utilité pour les sockets

� !!! La transmission de la taille d’un Objet est géré automatiquement.

� Lecture:� Récupérez le flux d’entrée InputStream socketInput =mySocket.getInputStream();

� Convertissez le en un flux d’ObjetObjectInputStream myStream = new ObjectInputStream (socketInput );

� Lisez votre ObjetMyClass myObj = new MyClasse();myObj = (MyClasse) myStream.readObject();

� Voir ExempleSocket2

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Exemple 2: Source Serveurimport java.io.InputStream;

import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;

public class EchoServer {public static void main(String[] args) {

try {// nouvelle socket sur le port 8080

ServerSocket server = new ServerSocket(8080);System.out.println("Serveur est demarre...");// accepter les demandes de connexionSocket nouvelleSocket=server.accept();// lire les donnees

InputStream is = nouvelleSocket.getInputStream();ObjectInputStream fluxEntree= new ObjectInputStream(is); String request;request=(String)fluxEntree.readObject();System.out.println("Echo request:"+request);

String echo = "C'est l'echo:"+ request;// ecrire les donneeOutputStream os = nouvelleSocket.getOutputStream();ObjectOutputStream fluxSortie = new ObjectOutputStream(os);fluxSortie.writeObject(echo);

// fermer nouvelleSocketnouvelleSocket.close();// fermer socket principaleserver.close();

} catch (Exception e) {

// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();

}

}}

35

Exemple 2: Source Clientimport java.io.InputStream;

import java.io.ObjectInputStream;

import java.io.ObjectOutputStream;

import java.io.OutputStream;

import java.net.Socket;

public class EchoClient {

public static void main(String[] args) {

try {

// creer et connecter une Socket cliente

Socket client = new Socket("localhost", 8080);

// ecire les donnees

String request = "Salut!";

OutputStream os = client.getOutputStream();

ObjectOutputStream fluxSortie = new ObjectOutputStream(os);

fluxSortie.writeObject(request);

// lire les donnes

String response;

InputStream is = client.getInputStream();

ObjectInputStream fluxEntree = new ObjectInputStream(is);

response = (String) fluxEntree.readObject();

System.out.println("Response:" + response);

// fermer socket cliente

client.close();

} catch (Exception e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

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