Netzwerkprogrammierung

Transkript

1 Seminarvortrag Netzwerkprogrammierung Referent: Stefan Renner

2 Motivation Einsatz von Netzwerken: Physikalische Ressourcen gemeinsam nutzen Daten unabhängig von Standort zugänglich machen Kommunikationsmedium (z.b.: ) Abwicklung von Geschäften (E-Commerce)

3 Überblick Was ist ein Netzwerk? Definition u. OSI-Referenzmodell Wichtige Dienste und Protokolle IP, UDP, TCP Sockets, Ports, Header Kurzes Code-Beispiel Middleware Technologien Webservice CORBA, MPI JMS

4 Was ist ein Netzwerk? Definition und Topologien Definition: Systeme, deren Struktur durch einen Graphen modellierbar sind und welche über Mechanismen zur Eigenorganisation verfügen. Gängige Netzwerk - Topologien:

5 Was ist ein Netzwerk? Philosoph Übersetzer Sekretärin

6 Was ist ein Netzwerk? Das OSI-Modell Grundgedanken: Abstrahiertheit Wohldefiniertheit Genormte Protokolle Wenig interne Kommunikation Genügend Schichten

7 Was ist ein Netzwerk? Protokolle Dienste Schnittstellen Basiskonzepte OSI-Modell: Protokoll: Privatangelegenheit einer Schicht Dienst: Semantik einer Schicht Schnittstelle: Kommunikation mit höherer Schicht

8 Was ist ein Netzwerk? Das OSI-Modell FTP, SMTP, HTTP, SSH Kompression, Verschlüsselung RPC, Synchronisierung, Fixpunkte TCP, UDP, SCTP, SPX Routing, BRouting, IP, IPsec, ICMP CSMA/CD, ARP, RARP, STP CSMA/CD, IEEE

9 Was ist ein Netzwerk? Das OSI-Modell Bsp.: Paketverschachtelung Zwiebelschalenprinzip Gesamtes Paket = Payload/Daten der nächsten Schicht

10 Wichtige Dienste und Protokolle Internet Protocol Jeder Computer hat eindeutige IP Adresse Klassisches Bsp.: Vier sog. Oktette Logische Einheiten: Subnetze Subnetz-Maske: Bsp.: Subnetz-Adresse:

11 Wichtige Dienste und Protokolle Internet Protocol Das IP Paket: Max. Größe Byte Der IP-Header:

12 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle Arten von Transportschicht(4)-Diensten Verbindungsorientiert Analog: Telefonat Verbindungslos Analog: Postbrief Ports Integer Wert zwischen 0 und Identifizieren Zielapplikation auf einem Computer Bsp.: 21: FTP, 80: HTTP, 110: POP3, 25: SMTP

13 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle Socket Endpunkte einer Verbindung Bsp.: Primitiven für sog. TCP-Socket Primitive SOCKET BIND LISTEN ACCEPT CONNECT SEND RECEIVE CLOSE Bedeutung Erzeugt neuen Socket Verknüpfung mit lokaler Adresse Bereit zur Annahme von Verbindungen Blockiert Aufrufer, bis Verbindungsversuch kommt Versuch, aktiv eine Verbindung aufzubauen Sendet Daten über eine Verbindung Empfängt Daten über eine Verbindung Gibt eine Verbindung frei

14 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle - UDP User Datagram Protocol (UDP) Verbindungsloses Protokoll UDP IP + Portnummern Der UDP Header:

15 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle - UDP User Datagram Protocol (UDP) Verbindungsloses Protokoll UDP IP + Portnummern Der UDP Header:

16 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle - TCP Transmission Control Protocol (TCP) Verbindungsorientiertes Protokoll Zustände der TCP Verwaltung (endlicher Automat): Zustand CLOSED LISTEN SYN RCVD SYN SENT ESTABLISHED FIN WAIT 1 FIN WAIT 2 TIMED WAIT CLOSING CLOSE WAIT LAST ACK Beschreibung Keine Verbindung aktiv Server wartet auf Verbindung Anfrage angekommen. Warten auf Bestätigung Anwendung hat begonnen Verbindung zu öffnen Normale Datenübertragung Anwendung möchte Übertragung beenden Andere Seite einverstanden für Freigabe Warten, bis keine Pakete mehr ankommen Beide Seiten versuchten gleichzeitig zu beenden Gegenseite hat Freigabe eingeleitet Warten bis keine Pakete mehr ankommen

17 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle - TCP Transmission Control Protocol (TCP) Verbindungsorientiertes Protokoll Der TCP Header:

18 Wichtige Dienste und Protokolle IP-Transportprotokolle Revision Beispiel:TCP-Listener in C# int bytesrecieved = 0; byte[] recv = new byte[1]; Socket clientsocket; Socket listenersocket = new Socket(AdressFamily.Internetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); IPHostEntry IPHost = Dns.GetHostByName(Dns.GetHostName()); IPEndPoint ipepserver = new IPEndpoint(IPHost.AdressList[0],8080); listenersocket.bind(ipepserver); listenersocket.listen(-1); clientsocket = listenersocket.accept(); if(clientsocket.connected) {do { } bytesrecieved = clientsocket.receive(recv); tbstatus.text += Encoding.ASCII.GetString(recv); while (bytesrecieved!= 0) }

19 Middlewaretechnologien Realisierung meist nicht direkt am Puls von TCP Middleware organisiert Kommunikation Middleware läuft in Schicht 7 grobe Unterteilung in drei Bereiche: kommunikationsorientierte Middleware anwendungsorientierte Middleware nachrichtenorientierte Middleware

20 Middleware - Technologien kommunikationsorientierte Middleware Webservice, Java RMI, RPC, Abstraktion der Netzwerkprogrammierung Bsp.: Webservice Unterstützung d. Zusammenarbeit zwischen Anwendungen XML-basierte Nachrichten (Repräsentation der Daten) Austausch über internetbasierte Protokolle. Austausch beispielsweise über Kombination aus TCP und http (häufig)

21 Middleware - Technologien anwendungsorientierte Middleware CORBA, MPI, JEE,.NET, Unterstützung von verteilten Anwendungen CORBA (Common Object Request Broker Architecture) verteilte Anwendungen in heterogenen Umgebungen nur Spezifikation MPI (Message Passing Interface) mehrere, kommunizierende u. parallel gestartete Prozesse Kommunikation über Nachrichten, d.h. auch über Rechnergrenzen

22 Middleware Technologien nachrichtenorientierte Middleware Messaging über z.b.: Java Messaging Service (JMS) Keine Methoden- oder Funktionsaufrufe Austausch von Nachrichten (Messages) Durchaus parallelen zur bekannten Format wird von Middleware vorgegeben synchrone und asynchrone Verarbeitung möglich

23 Quellen Computernetzwerke Tanenbaum, Andrew S. Network Programming in.net Reid, Fiach Internetworking with TCP/IP Comer, Douglas E. TCP/IP-Grundlagen, Protokolle und Routing Lienemann, Gerhard Distributed Algorithms Lynch, Nancy A. Bilderquelle: (meist)

24 Vielen Dank Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

25 Fragen Fragen?