Nätverksprogrammering. Tekniker för att skriva program som kommunicerar med varandra över ett nätverk. F1 Nätverk och strömmar.



Relevanta dokument
F1 Nätverk och strömmar

Föreläsning 1 Nätverk och strömmar

F2 Java I/O - strömmar Meddelandesändning med TCP

F2 Java I/O - strömmar Meddelandesändning med TCP EDA095 Nätverksprogrammering

F1 Nätverk och meddelandesändning

F1 Nätverk och meddelandesändning

F1 Nätverk och meddelandesändning

Föreläsning 5 Meddelandesändning med TCP

F5 Meddelandesändning med TCP

Föreläsning 5 Meddelandesändning med TCP

Inre klasser Anonyma klasser Kloning I/O-ramverket. anonyma klasser

Transport Layer. Transport Layer. F9 Meddelandesändning med UDP EDA095 Nätverksprogrammering. Java och UDP TCP/UDP

F8 Meddelandesändning med UDP

Tentamensskrivning Nätverksprogrammering (EDA095 - FED) , kl 8-13

Undantag. Engelska: exceptions. Skansholm: exceptionella händelser

Objektorienterad Programkonstruktion. Föreläsning 10 7 dec 2015

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

F9 Meddelandesändning med UDP

TCP/IP och Internetadressering

Fördjupad Java. Undantagshantering. Fel

Grundläggande datavetenskap, 4p

Datakommunika,on på Internet

Grundläggande nätverksteknik. F2: Kapitel 2 och 3

Undantagshantering. Fördjupad Java. Fel. Undantag. Fånga Undantag. Grupper av Undantag

IT för personligt arbete F2

Undantagshantering. Fördjupad Java. Undantag. Fel. Grupper av Undantag. Fånga Undantag

Nätverk och Java, grunder Föreläsning 0: 0: Introduktion till Internet

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

Föreläsning 6. Designmönstret Decorator I/O-ramverket

Programmering med Java. Grunderna. Programspråket Java. Programmering med Java. Källkodsexempel. Java API-exempel In- och utmatning.

Datakommunikation och Internet

Olika slags datornätverk. Föreläsning 5 Internet ARPANET, Internet började med ARPANET

Datakommunika,on på Internet

Webbteknik II. Föreläsning 4. Watching the river flow. John Häggerud, 2011

5 Internet, TCP/IP och Tillämpningar

Mattias Wiggberg 1. Orientera på Internet. IP-adress. IP-adresserna räcker inte... Mer om IP-adresser

Java Secure Sockets Extension JSSE. F5 Secure Sockets EDA095 Nätverksprogrammering! Roger Henriksson Datavetenskap Lunds universitet

JAVAUTVECKLING LEKTION 7

Föreläsning 11 Aktiva objekt och trådar, strömmar, kommunikation DAT043,

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

Nätverk grunder Föreläsning 1: 1: Introduktion till Internet

KomSys Hela kursen på en föreläsning ;-) Jens A Andersson

Javas Exceptions. DD2385 Programutvecklingsteknik Fler bilder till föreläsning 7 23/ Kort om Javas Exceptions Trådar i Java

Surfning. Webbklienter och webbservrar. Specialskrivna webbservrar. Kommunikation med sockets

TENTAMEN PROGRAMMERINGSMETODIK MOMENT 2 - JAVA, 4P

Grundläggande nätverksteknik. F3: Kapitel 4 och 5

Tung bakgrundsaktivitet t.ex. Aktiva objekt t.ex. Animering, simulering. DD2385 Programutvecklingsteknik Några bilder till föreläsning 9 6/5 2013

Språkkonventioner och redigering av tal.

Instuderingsuppgifter läsvecka 6 - LÖSNINGAR

Lite mer om Javas stöd för fält. Programmering. Exempel: vad är det största talet? hh.se/db2004. Fält samt Input/Output

Kapitel 5: Lokala nät Ethernet o 802.x. Lokala nät. Bryggan. Jens A Andersson (Maria Kihl)

DI-institutionen Sid 1 av 6 Hans-Edy Mårtensson Sten Sundin

Datainsamling över Internet

Internet. Internet hur kom det till? Internets framväxt. Ett hierarkiskt uppbyggt telenät Kretskopplat/circuit switching

10 Kommunikation i Java

Administration: Grundläggande internetprogrammering

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

Hämta data mha URLer Föreläsning 2b. Innehåll Klassen URL

Kihl & Andersson: Kapitel 6 (+ introduktioner från kap 7, men följ slides) Stallings: 9.5, 14.1, 14.2, Introduktion i 14.3, 16.1

FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR FÖR TENTAMEN I INTERNETPROGRAMMERING MED JAVA, 5p för SY , kl

Java Direkt, upplaga 5 Innehåll

Översikt. Skriva och läsa data. Kontrollflöde. Två sorters loopar. For-loop. For-loop

Webbservrar, severskript & webbproduktion

DIG IN TO Nätverksteknologier

Föreläsning 12. Inre klasser Anonyma klasser Kloning I/O-ramverket

Tentamen i Datorkommunikation den 10 mars 2014

Föreläsning 1. På klientsidan... Allmänt. På serversidan... Och dessutom... DD1389 Internetprogrammering 6 hp

Föreläsning 5: Stora datanät Från användare till användare ARP

DA 2012: F13. Nätverk 2 Ann-Sofi Åhn

Arv: Fordonsexempel. Arv. Arv: fordonsexempel (forts) Arv: Ett exempel. En klassdefinition class A extends B {... }

Grundkurs i programmering, 6 hp (725G61) Dugga 2 tillfälle 2

Instuderingsfrågor ETS052 Datorkommuniktion

Socket-programmering. Programmering för distribution. Klient/server ansatsen. Klient/server ansatsen TCP/IP protokollgrafen Java-programering

Datatyper och kontrollstrukturer. Skansholm: Kapitel 2) De åtta primitiva typerna. Typ Innehåll Defaultvärde Storlek

Från användare till användare ARP. (Maria Kihl)

Föreläsning 5. Vägval. Vägval: önskvärda egenskaper. Mål:

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

Christer Scheja TAC AB

Föreläsning 12. Inre klasser Anonyma klasser Kloning I/O-ramverket

Föreläsning 8 - del 2: Objektorienterad programmering - avancerat

Tentamen Nätverksprogrammering Lösningsförslag

WWW. Exempel på klientsidan. Överföring av en html-fil. Snyggare variant. Verkligt format. Meddelandeformat för begäran HTTP

Föreläsning 5: ARP (hur hitta MAC-adress) Från applikation till applikation

TDDC30. Objektorienterad programmering i Java, datastrukturer och algoritmer. Föreläsning 7 Jonas Lindgren, Institutionen för Datavetenskap, LiU

Webbserver och HTML-sidor i E1000 KI

Java Direkt, upplaga 7 Innehåll

Statistik från webbplatser

FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR, TENTAMEN I IKB007 INTERNETPROGRAMMERING MED JAVA, 5p för SY2, , kl

Karlstads universitet Institutionen för Informationsteknologi Datavetenskap

SMD 134 Objektorienterad programmering

Att skriva till och läsa från terminalfönstret

OOP Objekt-orienterad programmering

1 PROTOKOLL. Nätverk. Agenda. Jonas Sjöström

Övningar - Datorkommunikation

Parsing med Recursive Descent, Avbildningsklasser. Syntaxdiagram. Syntaxdiagram och kodning expression. Betrakta följande uttryck

5. Internet, TCP/IP tillämpningar och säkerhet

Idag. Javas datatyper, arrayer, referenssemantik. Arv, polymorfi, typregler, typkonvertering. Tänker inte säga nåt om det som är likadant som i C.

732G Linköpings universitet 732G11. Johan Jernlås. Översikt. Repetition. Felsökning. Datatyper. Referenstyper. Metoder / funktioner

Transkript:

F1 Nätverk och strömmar EDA095 Roger Henriksson Datavetenskap Lunds universitet Tekniker för att skriva program som kommunicerar med varandra över ett nätverk. Särskild tonvikt på Internet/IP-baserade nätverk, men generellt tillämpbara tekniker. Praktisk implementering i Java. Samma principer som i andra programmeringsspråk. 2 Kursöversikt Nätverksbegrepp Strömmar Accessa dokument på webben Trådar Socket-baserad kommunikation: TCP, kryptering Webbtekniker: HTTP XML CGI/Servlets/JSP/PHP Strömmande media Paketbaserad kommunikation: UDP, multicast 3 Klienter och servrar Vanlig arkitektur för applikationer som erbjuder tjänster via nätverk. Engelska: client/server architecture. Klient Ett program som kopplar upp sig (ofta via nätverk) till ett annat program för att begära någon tjänst. Exempel: Webbläsare, e-postprogram. Server Ett program som erbjuder tjänster åt andra program. Exempel: Webbserver, mailserver. 4

Protokoll Protokoll För För att att två två program ska ska kunna kunna förstå förstå varandras meddelanden behövs ett ett protokoll, dvs dvs ett ett gemensamt språk. språk. med- Applikationsprotokoll Exempel Exempel HTTP (HyperText Transfer Protocol) - för kommunikation HTTP mellan (HyperText webbläsare Transfer och webbserver. Protocol) - för kommunikation mellan webbläsare och webbserver. F1-5 5 Transaktioner Kommunikationen mellan en klient och en server kan ofta delas upp i en följd av transaktioner. En transaktion kan omfatta sändning av ett antal relaterade meddelanden i olika riktningar. Syftet med en transaktion är att få en primitiv typiskt atomär operation utförd av servern. Exempel Hämta en webbsida från en webbserver (med HTTP): Klienten skickar en begäran till webbservern. Servern skickar den begärda webbsidan. Session Hela uppkopplingen, ofta flera transaktioner. 6 Fysiskt överföringsmedium Fysiskt överföringsmedium Applikationsprotokollet är ett protokoll för för kommunikation mellan två applikationsprogram. mellan två applikationsprogram. För överföring av meddelandena som protokollet föreskriver För behövs överföringen ett fysiskt behövs överföringsmedium. ett fysiskt överföringsmedium. Exempel: Exempel: Ethernet, Ethernet, RadioLAN. Logisk förbindelse Fysiskt överföringsmedium. "Host-To-Network Layer". "Host-To-Network"-lagret omvandlar mellan analoga och Host-To-Network -lagret digitala signaler. omvandlar mellan analoga och digitala signaler. F1-7 Datagram Ett datagram är ett sammanhållet meddelande som sänds som en enhet över ett nätverk. Jämför: Telegram, SMS. Host-To-Network -lagret Endast begränsade möjligheter att skicka datagram. Ingen felkontroll/omsändning. Många standarder. Opraktiskt 7 8

Internet Layer IP - Internet Protocol IP - Internet Protocol Viss felkontroll Viss felkontroll Oberoende av fysiskt överföringsmedium Internet layer Oberoende av fysiskt överföringsmedium. Internetlagret Applikationsprotokoll Internet Protocol Fysiskt överföringsmedium. "Host-To-Network Layer". internetlagret Bättre, Bättre, men fortfarande komplicerat 9 F1-9 Transport Layer Transport Layer Bygger vidare på på "Internet Internet Layer" Layer / IP. / IP. Applikationsprotokoll Transportlagret TCP / UDP Transportlagret Internetlagret IP Internetlagret Fysiskt överföringsmedium. "Host-To-Network Layer". 10 F1-10 TCP/UDP User Datagram Protocol (UDP) Datagram Upp till 65507 byte stora datagram (IPv4) Garanterat korrekta meddelanden. Ej garanterad leverans eller inbördes ordning. Transmission Control Protocol (TCP) Fast (logisk) uppkoppling över nätverket. Dataström data behöver inte delas upp i paket. Automatisk felkontroll/omsändning. Garanterad leverans och inbördes ordning. Adressering För att ett program ska kunna upprätta en nätverksförbindelse behöver det ett sätt att ange vilket annat program det vill koppla upp sig mot. En kombination av IP-nummer och portnummer IP-nummer Anger vilken dator programmet kör på. Jämför: gatuadress. Portnummer En dator kan ha flera olika program igång som erbjuder nätverkstjänster. Varje program har ett eller flera unika logiska portnummer. Jämför: lägenhetsnummer inom en fastighet. 11 12

IP-nummer 32 bitar - 4 byte (IPv4) 128 bitar - 16 byte (IPv6) Exempel: 130.235.16.34 (IPv4) 2001:fe0c:0000:0000:0000:0000:00db:1dc0 (IPv6) 2001:fe0c::db:1dc0 (IPv6) Symboliska (domän-)namn istället: www.cs.lth.se = 130.235.16.34 Översättning mellan domännamn och IP-adresser görs av en Domain Name Server DNS. 13 Övergång till IPv6 IP-numren i IPv4 slut IPv4 / IPv6 kommer att användas parallellt ett tag Dubbla IP-adresser under övergångsfasen Moderna datorer stöder IPv6 Idag dåligt stöd bland internetleverantörer Liten eller ingen betydelse för oss som applikationsprogrammerare undvik bara att förutsätta IP-adresser på formen X.X.X.X 14 Portnummer Identifierar vilken tjänst på en dator man vill ansluta till. Rent logisk abstraktion ingen fysikalisk motsvarighet. Ett program som accepterar nätverksuppkopplingar, en server, väljer ett ledigt portnummer och väntar på att andra program ska ansluta till just detta portnummer. Port 1-1023 är reserverade för standardtjänster. Exempel: Tjänst Port Protokoll echo 7 TCP/UDP FTP 21 TCP Telnet HTTP 23 80 TCP TCP Port 1024-65535 är tillgängliga för vanliga applikationer. Internetstandarder Standardprotokoll för kommunikation på Internet fastställs av IETF Internet Engineering Task Force en ganska informell organisation. Beskrivs i form av RFC Request For Comments. Exempel: RFC768 UDP RFC791 mfl IP RFC1945 HTTP version 1.0 15 16

Java I/O Strömmar och filer Ström (eng. Stream) En ström är en sekvensiell följd av bytes (tecken). In- och utmatning sker oftast i form av strömmar: Inmatning från tangentbordet, utskrift till ett terminalfönster. Vi kan skriva bytes till strömmar och vi kan läsa bytes från strömmar. Generell abstraktion. Vi kan upprätta strömmar över ett nätverk: TCP Fil (eng. File) En fil är en ström som lagrats på ett sekundärminne. Exempel: Era Javaprogram är lagrade i textfiler. 17 Strömmar i Java inmatning Strömmar i Java - inmatning Klasserna för att hantera strömmar finns i paketet java.io. InputStream FileInputStream BufferedInputStream FilterInputStream DataInputStream ObjectInputStream CipherInputStream* Endast en delmängd... Endast en delmängd... * i paketet javax.crypto. 18 F2-3 Strömmar i Java utmatning Strömmar i Java - utmatning FileOutputStream BufferedOutputStream Endast en delmängd... DataOutputStream Endast en delmängd... OutputStream FilterOutputStream PrintStream CipherOutputStream* ObjectOutputStream * i paketet javax.crypto. F2-4 19 InputStream Abstrakt klass som representerar en inkommande ström. Superklass till övriga InputStream-klasser. Innehåller metoder för att läsa bytes. public int abstract read() throws IOException; public int read(byte[] input) throws IOException; public int read(byte[] input,int offset,int length) throws IOException;" public long skip(long n) throws IOException; public int available() throws IOException; public void close() throws IOException; 20

Läsa en sekvens av bytes 1 Läs en sekvens av 10 bytes byte[] input = new byte[10];" for (int i=0;i<input.length;i++) {" " int b = in.read();" " if (b==-1) break;" " input[i] = (byte) b;" }" b==-1 anger att det inte finns mer att läsa. read() returnerar en int (-1 255) cast behövs. Ineffektivt att läsa en byte i taget. Läsa en sekvens av bytes 2 Varför inte använda int read(byte[] input)? byte[] input = new byte[10];" int r = in.read(input);" Läser max input.length tecken Garanterar ej att hela input fylls. r anger hur många tecken som faktiskt lästes. 21 22 Läsa en sekvens av bytes 3 Använd int read(byte[] input,int offset,int length) byte[] input = new byte[10]; " int bytesread = 0;" int bytestoread = input.length;" while (bytesread<bytestoread) {" " int result=in.read(input,bytesread, " bytestoread-bytesread);" " if (result==-1) break;" " bytesread += result;" }" Mark/Reset Vissa strömmar stödjer att man läser om redan inlästa bytes. public void mark(int readaheadlimit);" public reset() throws IOException;" public boolean marksupported();" mark() sätter en markering reset() går tillbaka till denna position. readaheadlimit anger buffertstorlek. 23 24

OutputStream Abstrakt klass som representerar en utgående ström. Superklass till övriga OutputStream-klasser. Innehåller metoder för att skriva bytes. public abstract void write(int b) throws IOException; " public void write(byte[] data) throws IOException; " public void write(byte[] data, int offset, int length)" throws IOException;" public void flush() throws IOException; public void close() throws IOException; Filter Objekt av subklasserna till FilterInputStream och FilterOutputStream kan kopplas ihop (kedjas ihop) med InputStream- respektive OutputStream-objekt för att utöka deras funktionalitet. Exempel: Använd en BufferedInputStream för att öka prestanda vid inläsning från fil: InputStream is =...; BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is); Motsvarande för utmatning: OutputStream os =...; " BufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(os); 25 26 Buffring Buffring Buffring av strömmar ökar effektiviteten - högre genomströmning per tidsenhet. Ju mer data som sänds / tas / tas emot emot åt gången åt gången ju färre ju färre under- underliggande systemanrop / / diskaccesser / / nätverkspaket. Klasserna BufferedInputStream / / BufferedOutputStream implementerar buffring. VARNING: Glöm inte inte att att anropa flush() flush() Risk för för dödläge: buffert klient Meddelanden kan kan fastna fastna i bufferten i bufferten server 27 F2-8 Data(Input/Output)Stream Subklasser till FilterInputStream/FilterOutputStream. Kan användas om man vill skriva annat än bytes på en ström. De konverterar mellan bytes och olika andra datatyper. public void writeboolean(boolean b); public boolean readboolean(); public byte readbyte(); public char readchar(); public short readshort(); public int readint(); public long readlong(); public float readfloat(); public double readdouble(); public String readutf(); public void writebyte(int b); public void writeshort(int s); public void writechar(int c); public void writeint(int i); public void writelong(long l); public void writefloat(float f); public void writedouble(double d); public void writechars(string s); public void writebytes(string s); public void writeutf(string s); Alla operationer kan generera ett IOException. DataInputStream dis = new DataInputStream(is); int x = dis.readint(); 28

Skicka/ta emot tecken Ibland vill man skicka tecken istället för bytes och vill slippa att själv göra omvandlingen i sitt program. Reader/Writer - en parallell klasshierarki till InputStream/ OutputStream som hanterar tecken enligt en given teckenkodning. Vi gör om strömmar till en reader/writer genom att kapsla in den (precis som med FilterInput/OutputStream): OutputStreamWriter out = new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()); InputStreamReader in = new InputStreamReader(socket.getInputStream()); Se kursboken, kapitel 2, och Javas klassdokumentation Skicka/ta emot strängar Klasserna BufferedReader och PrintWriter representerar sträng- och textorienterade strömmar. De är buffrade och hanterar rader av tecken effektivt via metoden readline(): InputStream is =... OutputStream os =... BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); PrintWriter out = new PrintWriter(os,true); Se kursboken, kapitel 2, och Javas klassdokumentation 29 30