Softwarepraktikum Sommersemester 2007

Transkript

1 Softwarepraktikum Sommersemester 2007 Netzwerkprogrammierung in Java Ralf Wienzek Ulrich Loup

2 Grundlagen Netzwerkprogrammierung TCP/IP - Referenzmodell Application Layer Transport Layer Internet Layer HTTP TCP IP Host-to-Network Layer DNS UDP Internet Layer: Internet Protocol (IP) Kommunikation zwischen 2 Rechnern Identifizierung: IP-Adresse Transport Layer Kommunikation zwischen 2 Anwendungen Identifizierung: Port-Nummern User Datagram Protocol (UDP) verbindungslos Transport Control Protocol (TCP) verbindungsorientiert, bidirektional Socket Kombination aus IP-Adresse und Port-Nummer Endpunkt eines Transport-Layer-Protokolls Beispiel: :80 TCP-Verbindung Besteht zwischen 2 Sockets Server hört auf einem definierten Port Client baut Verbindung zu Socket auf Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

3 Grundlagen Java-Klassen java.net.inetaddress Repräsentiert eine IP-Adresse Eigene IP-Adresse: InetAddress.getLocalHost(); java.net.datagramsocket Endpunkt einer UDP-Kommunikation Sendet und empfängt java.net.datagrampacket-objekte java.net.socket Repräsentiert den Endpunkt einer TCP-Verbindung Unterstützt das Aufbauen von Verbindungen zu TCP-Servern java.net.serversocket Repräsentiert den Server-seitigen Endpunkt einer Verbindung Unterstützt das Warten auf Verbindungsanfragen java.io.outputstream, java.io.inputstream Senden und Empfangen von Daten, z.b. einer TCP-Verbindung java.lang.thread Unterstützung von Nebenläufigkeit java.nio.bytebuffer Hilfreich beim Versand und Empfang von Daten UDP TCP Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

4 Grundlagen UDP-Nachrichten Server DatagramSocket udpsocket; DatagramPacket udpmsg; try { udpmsg = new DatagramPacket( new byte[maxmsglen], maxmsglen ); udpsocket = new DatagramSocket( localudpport ); udpsocket.receive( udpmsg ); byte[] msgbytes = udpmsg.getdata(); udpsocket.close(); catch (Exception e) { // Reaktion auf Fehler Client DatagramSocket udpsocket; DatagramPacket udpmsg; try { byte[] msgbytes = new byte[somelength]; compilemessage( msgbytes ); udpmsg = new DatagramPacket( msgbytes, msgbytes.length, server, port ); udpsocket = new DatagramSocket(); udpsocket.send( udpmsg ); udpsocket.close(); catch (Exception e) { // Reaktion auf Fehler Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

5 Grundlagen TCP-Verbindung Server ( ) ServerSocket serversocket; Socket socket; InputStream in; OutputStream out; try { serversocket = new ServerSocket( 80 ); while ( somecondition ) { socket = serversocket.accept(); in = socket.getinputstream(); out = socket.getoutputstream(); in.read(); computeresult; out.write(... ); socket.close(); serversocket.close(); catch (Exception e) { // Reaktion auf Fehler Client Socket socket; InputStream in; OutputStream out; try { socket = new Socket( " ", 80 ); in = socket.getinputstream(); out = socket.getoutputstream(); out.write(... ); in.read(); dosomethingwithresult; socket.close(); catch (Exception e) { // Reaktion auf Fehler Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

6 Grundlagen Netzwerkprogrammierung Server: Mehrere Verbindungen gleichzeitig bearbeiten Worker Threads ServerSocket serversocket; Socket socket; WorkerThread wt; try { serversocket = new ServerSocket( 80 ); while ( somecondition ) { socket = serversocket.accept(); wt = new WorkerThread( socket ); wt.start(); serversocket.close(); catch (Exception e) { // Fehlerbehandlung class WorkerThread extends Thread { private Socket socket; public WorkerThread( Socket socket ) { this.socket = socket; public void run() { try { InputStream in = socket.getinputstream(); OutputStream out = socket.getoutputstream(); in.read(); out.write(... ); socket.close(); catch (Exception e) {... Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

7 Client-Server-Modell Internet Casino Zentraler Server Anwender starten Spiel-Server Spiel-Server Spiel-Server müssen beim Casino-Server registriert werden Spiel-Clients stellen Suchanfragen an den Casino-Server Probleme: Server ist Engpass Ausfall des Servers Casino-Server Peer-to-Peer-Netze Spiel-Client Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

8 Overlay-Netze Logisches Netz TCP-Verbindung Physikalisches Netz Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

9 Aufgabenstellung Internet Casino Dezentral Jeder Knoten verwaltet seine Spiel-Server lokal. Ist Server und Client Servent Query Ping Query Pong Ping Gleichberechtigte Knoten bilden ein Overlay-Netzwerk Finden von Servents Finden von Spiel-Servern Pong Anfragen werden im Netzwerk von den Knoten weitergeleitet Spieldurchführung über separate Verbindung Query Pong Ping Pong Hit Pong Hit Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

10 Aufgabenstellung Spieldurchführung Kommunikation außerhalb des P2P-Netzwerk Client baut Verbindung zum Server auf Spielen um virtuelle Geldeinsätze Spieler haben Konten bei Banken Spieler zahlen Einsätze auf Treuhandkonto bei vertrauenswürdiger Bank ein Nach Beendigung des Spiels erhält Gewinner die Einsätze auf sein Konto Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

11 Aufgabenstellung Komponenten + Protokolle Casino-Servent Startpunkt Verwaltet mehrere Konten Startet Spiele Startet Ping-Server THK Spiel 1 (Server) Spiel 2 (Client) Konto Casino- Servent Bank Bank Udp-Ping- Dienst Bank- Server Bank-Server Normale Konten Treuhandkonten Spiel 1 Spiel 2 P2P Udp- Ping Bank Spiel 2 (Server) Spiel 1 (Client) THK Casino- Servent Konto Bank Udp-Ping- Dienst Bank Bank- Server Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

12 Aufgabenstellung Aufgabenpakete 1. Einführung in die Netzwerkprogrammierung TCP-Proxy für späteres Debugging Udp-Ping-Server und Client Chat-Anwendung 2. Projektplan und Servent-Architektur Zeit- und Ressourcenplanung für Projektdurchführung Klassenstruktur für Servent 3. Servent: GUI-Gerüst und Kontenverwaltung Programmierung der Benutzeroberfläche Verwaltung (mehrerer) Konten innerhalb des Servents Auf-/Abbau von P2P-Verbindungen 4. Entwicklung der fehlenden Spielprotokolle Black-Jack vollständig vorgeben Vier-Gewinnt nicht spezifiziert Noch unbekanntes drittes Spiel Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

13 Aufgabenstellung Aufgabenpakete 5. Servent: P2P-Protokoll Senden und Verarbeiten von P2P-Ping/Pong Senden und Verarbeiten von P2P-Query/QueryHit 6. Spiele programmieren Spiel-Server starten Spiel-Client für Suchergebnis starten Plugin-Mechanismus 7. Abschlusspräsentation Vorstellen des Servents 8. Crosstesten Gemeinsames Testen der Servents aller Gruppen Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

14 Organisatorisches Termine Arbeiten zu Hause oder im Rechnerpool Pool-Reservierungen: lila Raum Dienstags: 14:00 18:00 Uhr Donnerstags: 9:00 12:00 Uhr Abnahmen der Implementierungsaufgaben Individuelle Terminabsprache Informatik-Rechnerpool 3 Gruppenpräsentationen KW 18: Zwischenpräsentation KW 20: Diskussion der Spielprotokolle KW 27: Abschlusspräsentation KW 28: Crosstesten Zusätzliche Betreuung und Abnahme nach Absprache Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

15 Organisatorisches Abnahme von Implementierungsaufgaben Bis zum angegebenen spätesten Termin (frühere Abgabe ist möglich) Terminreservierung bis spätestens einen Tag vorher Anwesenheit aller Gruppenmitglieder Ablauf Vorführen des Programms Erklären des Programmdesigns anhand des Klassendiagramms Erklären des Quellcodes durch jeweiligen Programmierer Ausreichende Dokumentation der Lösung ( Javadoc) Beantwortung von Fragen zur Implementierung Danach: Elektronische Abgabe im Potions-System Scheinbedingung Ausreichende Beteiligung an der Lösung der Aufgaben Anwesenheit bei allen Terminen Erfolgreiche Abgabe aller Aufgaben durch eigenen Programmcode Netzwerkprogrammierung in Java, / 15

16 Organisatorisches Online Ressourcen Homepage: www-i4.informatik.rwth-aachen.de -> Teaching Interner Bereich Forum Diskussion, Ankündigungen Vorschläge für drittes Spiel Abstimmung über drittes Spiel Anmeldung zur Abnahme Subversion-Server Potions-Abgabesystem Referenzimplementierungen Netzwerkprogrammierung in Java, / 15