Softwarepraktikum Sommersemester 2006

Transkript

1 Softwarepraktikum Sommersemester 2006 Netzwerkprogrammierung in Java Ralf Wienzek Ulrich Loup

2 Grundlagen Netzwerkprogrammierung TCP/IP - Referenzmodell Internet Protocol (IP) Kommunikation zwischen 2 Rechnern Identifizierung: IP-Adresse Application Layer HTTP DNS Transport Control Protocol (TCP) Transport Layer TCP UDP Kommunikation zwischen 2 Anwendungen Identifizierung: Port-Nummern Internet Layer IP Host-to-Network Layer Socket Kombination aus IP-Adresse und Port-Nummer Endpunkt einer (TCP-)Verbindung Beispiel: :80 TCP-Verbindung Besteht zwischen 2 Sockets Server hört auf einem definierten Port Client baut Verbindung zu Socket auf Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

3 Grundlagen Netzwerkprogrammierung Java-Klassen java.net.inetaddress Repräsentiert eine IP-Adresse Eigene IP-Adresse: InetAddress.getLocalHost(); java.net.socket Repräsentiert den Endpunkt einer Verbindung Beispiel: Socket s = new Socket( host, port ) java.net.serversocket Repräsentiert den Server-seitigen Endpunkt einer Verbindung Unterstützt das Warten auf Verbindungsanfragen Beispiel: ServerSocket ss = new ServerSocket( port ) java.io.outputstream, java.io.inputstream Senden und Empfangen von Daten java.lang.thread Unterstützung von Nebenläufigkeit java.nio.bytebuffer Hilfreich beim Versand und Empfang von Daten Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

4 Grundlagen Netzwerkprogrammierung Server ( ) ServerSocket ss; Socket s; InputStream in; OutputStream out; try { ss = new ServerSocket( 80 ); while ( somecondition ) { s = ss.accept(); in = s.getinputstream(); out = s.getoutputstream(); in.read(); computeresult; out.write(... ); s.close(); ss.close(); catch (Exception e) { e.printstacktrace(); Client Socket s; InputStream in; OutputStream out; try { s = new Socket( " ", 80 ); in = s.getinputstream(); out = s.getoutputstream(); out.write(... ); in.read(); dosomethingwithresult; s.close(); catch (Exception e) { e.printstacktrace(); Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

5 Grundlagen Netzwerkprogrammierung Server: Mehrere Verbindungen gleichzeitig bearbeiten Worker Threads ServerSocket ss; Socket s; WorkerThread wt; try { ss = new ServerSocket( 80 ); while ( somecondition ) { s = ss.accept(); wt = new WorkerThread( s ); wt.start(); ss.close(); catch (Exception e) { e.printstacktrace(); class WorkerThread extends Thread { private Socket s; public WorkerThread( Socket s ) { this.s = s; public void run() { try { InputStream in = s.getinputstream(); OutputStream out = s.getoutputstream(); in.read(); out.write(... ); s.close(); catch (Exception e) {... Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

6 Client-Server Modell Elektronischer Marktplatz Zentraler Server Anwender geben Dokumente frei Freigaben müssen beim Server registriert werden Client Anfragen werden an den Server gestellt Probleme: Server ist Engpass Ausfall des Servers Server Peer-to-Peer-Netze Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

7 Overlay-Netze Logisches Netz TCP-Verbindung Physikalisches Netz Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

8 Aufgabenstellung Elektronischer Marktplatz Dezentral Jeder Knoten verwaltet seine Freigaben lokal Query Ping Gleichberechtigte Knoten bilden ein Overlay-Netzwerk Auffinden von Dokumenten Anfragen werden im Netzwerk von den Knoten weitergeleitet Pong Query Pong Ping Übertragung des Dokuments über separate Verbindung infrastruktur zur Bezahlung des Verkäufers Query Pong Ping Pong Hit Pong Hit Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

9 Aufgabenstellung Protokolle Servent Verwaltung von Freigaben, Interaktion mit Benutzer P2P-Verbindungen für den Aufbau des P2P-Netzwerks und Suche nach Dokumenten HTTP-Client/-Server zur Übertragung von Dokumenten Servent Dokumente P2P HTTP -Client zur Überweisung und Kontenverwaltung Kontenverwaltung und Zahlungsabwicklung P2P HTTP Dokumente Servent Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

10 Aufgabenstellung Aufgabenpakete 1. TCP-Proxy Einfache Netzwerkanwendung Debug-Werkzeug für spätere Aufgaben Servent P2P HTTP 2. server und protokoll GUI für server Implementierung des protokolls (Client/Server) 3. Servent: Kontoverwaltung, P2P-Verbindungen Entwurf der Serventarchitektur Verwaltung (mehrerer) Konten innerhalb des Servents Auf-/Abbau von P2P-Verbindungen 4. Servent: Dokumentfreigabe, P2P-Ping/Pong Verwaltung freigegebener Dokumente innerhalb des Servents Erzeugen/Verarbeiten von Ping- und Pong-Nachrichten zum Auffinden neuer Servents Korrektes Weiterleiten fremder Pakete (Routing) 5. Servent: Suchanfragen Erweiterung des Servents um die Verarbeitung von Query-/QueryHit-Nachrichten Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

11 Aufgabenstellung Aufgabenpakete 6. Servent: Übertragung von Dokumenten HTTP-Server HTTP-Client Verwaltung aktiver Übertragungen Bezahlung nach erfolgreicher Übertragung Servent P2P HTTP 7. Crosstesten Kompatibilität der Servents verschiedener Gruppen Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

12 Organisatorisches Termine Arbeiten zu Hause oder im Rechnerpool Pool-Reservierungen Mittwochs: 14:00 17:00 Uhr Roter + Gelber Raum Donnerstags: 9:00 12:00 Uhr Zusätzliche Betreuung und Abnahme nach vorheriger Terminabsprache Anwesenheitspflicht bei Abnahme der Lösungen Homepage zum Praktikum www-i4.informatik.rwth-aachen.de -> Teaching Interner Bereich Forum Diskussion, Ankündigungen Anmeldung zur Abnahme Referenzimplementierung Subversion-Server Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

13 Organisatorisches Bearbeitung der Aufgaben In Gruppen zu je 3 Teilnehmern Bestimmung eines Projektleiters pro Aufgabe Allgemeines Vorgehen 1. Aufgabenstellung verstehen/diskutieren 2. Programmdesign entwerfen Klassendiagramm 3. Arbeitspakete definieren und auf Teammitglieder verteilen 4. Arbeitsplan erstellen (Deadlines für Arbeitspakete, Termin zur Integration) 5. Arbeitspakete abarbeiten 6. Gesamtlösung zusammenfügen und testen Verantwortungsbereiche für jede Aufgabe Projektleiter: Schritte 2,3,4,6; Regelmäßige Fortschrittskontrolle Alle: Bearbeitung der zugeteilten Arbeitspakete (Schritt 5) Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

14 Organisatorisches Abnahme Bis zum angegebenen spätesten Termin (frühere Abgabe ist möglich) Terminreservierung bis spätestens einen Tag vorher Anwesenheit aller Gruppenmitglieder Ablauf Vorführen des Programms (alle Teammitglieder) Erklären des Programmdesigns anhand des Klassendiagramms (Projektleiter) Beschreiben der Arbeitspakete anhand des Projektleiterberichts (Projektleiter) Erklären des Quellcodes (jeweiliger Programmierer) Ausreichende Dokumentation der Lösung ( Javadoc) Beantwortung von Fragen zur Implementierung (alle Teammitglieder) Danach: Elektronische Abgabe der Unterlagen per Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14

15 Organisatorisches Scheinbedingung Ausreichende Beteiligung an der Lösung der Aufgaben Anwesenheit bei allen Abnahmen Erfolgreiche Abgabe aller Aufgaben durch eigenen Programmcode Netzwerkprogrammierung Sommersemester / 14