Kommunikationsnetze. 2. Direkte TCP/IP-Verbindungen 2.1 Höhere Programmiersprachen

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Adrian Schwarz
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1 Kommunikationsnetze

2 Gliederung 1. Socket-Programmierung unter C 2. Socket-Programmierung unter Java Gliederung

3 Berkeley Sockets (Erste freie TCP/IP-Implementierung in Berkeley UNIX): SOCKET: Erzeugen eines neuen Kommunikations-Endpunkts BIND: Binden einer Adresse (IP+Port) an einen Socket. (Wichtig für Server!) LISTEN: Ankündigung der Bereitschaft, Verbindungen entgegenzunehmen, zusammen mit der Länge der Warteschlange. (Server) ACCEPT: Server-Prozess wird durch diesen Aufruf blockiert, d.h. er benötigt die CPU erst dann wieder, wenn ein Verbindungswunsch eingetroffen ist. (Server) CONNECT: Aktiver Versuch, eine Verbindung herzustellen. (Client) SEND: Sende Daten an die Verbindung. RECEIVE: Empfange Daten von der Verbindung. CLOSE: Beenden der Verbindung.

(Server) ACCEPT: Server-Prozess wird durch diesen Aufruf blockiert, d.h. er benötigt die CPU erst dann wieder, wenn ein Verbindungswunsch eingetroffen ist.

4 Aufruf des nachfolgenden Client-Programms unter UNIX: $ client servername pfad/dateiname > lokale_datei Name des Programms Name des Servers (Serverprozess unter Port 12345) Pfad im Dateisystem des Servers UNIX-Pipe: Umleitung stdout in lokale Datei Beispiel: $ client ftp.informatik.fh-nuernberg.de intern/klausur.txt > uebung.txt

unter Port 12345) Pfad im Dateisystem des Servers UNIX-Pipe: Umleitung stdout in

5 Client: Header-Dateien und Festlegungen /* This page contains the client program. The following one contains the * server program. Once the server has been compiled and started, clients * anywhere on the Internet can send commands (file names) to the server. * The server responds by opening and returning the entire file requested. */ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <netdb.h> #define SERVER_PORT /* arbitrary, but client and server must agree */ #define BUF_SIZE 4096 /* block transfer size */ (Beispiele aus: A. Tanenbaum, Computer Networks. 4th. Ed. 2003, Pearson Education)

* The server responds by opening and returning the entire file requested. */ #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.

6 Client: Syntax-Check des Programmaufrufs und DNS-Anfrage zum Servernamen int main(int argc, char **argv) { int c, s, bytes; char buf[buf_size]; /* buffer for incoming file */ struct hostent *h; /* info about server */ struct sockaddr_in channel; /* holds IP address */ if (argc!= 3) fatal("usage: client server-name file-name"); h = gethostbyname(argv[1]); /* look up host's IP address */ if (!h) fatal("gethostbyname failed");

server */ struct sockaddr_in channel; /* holds IP address */ if (argc!

7 Client: Anforderung eines Internet-Sockets vom Typ Bytestrom (also TCP), Füllen der Datenstruktur channel, die IP-Adresse und Portnummer enthält, und Aufbau einer Verbindung. s = socket(af_inet, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if (s < 0) fatal("socket"); memset(&channel, 0, sizeof(channel)); channel.sin_family= AF_INET; memcpy(&channel.sin_addr.s_addr, h->h_addr, h->h_length); channel.sin_port= htons(server_port); c = connect(s, (struct sockaddr *) &channel, sizeof(channel)); if (c < 0) fatal("connect failed");

s = socket(af_inet, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if (s < 0) fatal("socket"); memset(&channel, 0, sizeof(channel)); channel.

8 Client: Senden des Filenamens (incl. Pfadangabe), und Empfang des Fileinhalts (in Stücken zu je 4096 Byte). /* Connection is now established. Send file name including 0 byte at end. */ write(s, argv[2], strlen(argv[2])+1); /* Go get the file and write it to standard output. */ while (1) { bytes = read(s, buf, BUF_SIZE); /* read from socket */ if (bytes <= 0) exit(0); /* check for end of file */ write(1, buf, bytes); /* write to standard output */

$*/ while (1) { bytes = read(s, buf, BUF_SIZE); /* read from socket */ if (bytes <= 0) exit(0); /* check for end$

9 Server: Header-Dateien und Festlegungen #include <sys/types.h> #include <sys/fcntl.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <netdb.h> #define SERVER_PORT /* arbitrary, but client and server must agree */ #define BUF_SIZE 4096 /* block transfer size */ #define QUEUE_SIZE 10

10 Server: Füllen der Datenstruktur channel (htonl: Host-to-Network Byte order long, htons:... short) int main(int argc, char *argv[]) { int s, b, l, fd, sa, bytes, on = 1; char buf[buf_size]; /* buffer for outgoing file */ struct sockaddr_in channel; /* hold's IP address */ /* Build address structure to bind to socket. */ memset(&channel, 0, sizeof(channel)); /* zero channel */ channel.sin_family = AF_INET; channel.sin_addr.s_addr = htonl(inaddr_any); channel.sin_port = htons(server_port);

outgoing file */ struct sockaddr_in channel; /* hold's IP address */ /* Build address structure to bind to socket.

11 Server: Vorbereitende Systemaufrufe socket, bind und listen; der Server ist bereit, 10 Verbindungswünsche entgegenzunehmen. /* Passive open. Wait for connection. */ s = socket(af_inet, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); /* create socket */ if (s < 0) fatal("socket failed"); setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *) &on, sizeof(on)); b = bind(s, (struct sockaddr *) &channel, sizeof(channel)); if (b < 0) fatal("bind failed"); l = listen(s, QUEUE_SIZE); /* specify queue size */ if (l < 0) fatal("listen failed");

*/ s = socket(af_inet, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); /* create socket */ if (s < 0) fatal("socket failed"); setsockopt(s,

12 /* Socket is now set up and bound. Wait for connection and process it. */ while (1) { sa = accept(s, 0, 0); /* block for connection request */ if (sa < 0) fatal("accept failed"); read(sa, buf, BUF_SIZE); /* read file name from socket */ /* Get and return the file. */ fd = open(buf, O_RDONLY); /* open the file to be sent back */ if (fd < 0) fatal("open failed"); while (1) { bytes = read(fd, buf, BUF_SIZE); /* read from file */ if (bytes <= 0) break; /* check for end of file */ write(sa, buf, bytes); /* write bytes to socket */ close(fd); /* close file */ close(sa); /* close connection */

$*/ fd = open(buf, O_RDONLY); /* open the file to be sent back */ if (fd < 0) fatal("open failed"); while (1) { bytes = read(fd, buf, BUF_SIZE); /*$

13 2. Socket-Programmierung unter Java Programmaufbau: Öffnen eines Sockets. Öffnen eines Eingabe- und eines Ausgabestroms zu diesem Socket. Lesen vom Eingabestrom und Schreiben auf den Ausgabestrom (Hier unterscheiden sich die einzelnen Protokolle wie FTP, SMTP oder HTTP). Schließen der Ströme. Schließen des Sockets 2. Socket-Programmierung unter Java

Lesen vom Eingabestrom und Schreiben auf den Ausgabestrom (Hier unterscheiden sich die

14 Beispiel: Einbinden von java.io.* und java.net.* import java.io.*; import java.net.*; public class EchoClient { public static void main(string[] args) throws IOException { Socket echosocket = null; PrintWriter out = null; BufferedReader in = null; 2. Socket-Programmierung unter Java

args) throws IOException { Socket echosocket = null; PrintWriter out =

15 Beispiel: Öffnen des Sockets und der Ströme try { echosocket = new Socket("taranis", 7); out = new PrintWriter(echoSocket.getOutputStream(), true); in = new BufferedReader(new InputStreamReader( echosocket.getinputstream())); catch (UnknownHostException e) { System.err.println("Don't know about host: taranis."); System.exit(1); catch (IOException e) { System.err.println("Couldn't get I/O for " + "the connection to: taranis."); System.exit(1); 2. Socket-Programmierung unter Java

getinputstream())); catch (UnknownHostException e) { System.err.println("Don't know about host: taranis."); System.

16 Beispiel: Schreiben und Lesen des Echos BufferedReader stdin = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in)); String userinput; while ((userinput = stdin.readline())!= null) { out.println(userinput); System.out.println("echo: " + in.readline()); 2. Socket-Programmierung unter Java

in)); String userinput; while ((userinput = stdin.readline())!

17 Beispiel: Schließen der Ströme und des Sockets (Reihenfolge!) out.close(); in.close(); stdin.close(); echosocket.close(); 2. Socket-Programmierung unter Java

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