PDF de programación - Programación con Sockets en Java - Laboratorio de Redes de Comunicaciones

Laboratorio de Redes de Comunicaciones

Programación con Sockets en Java

Sockets orientados a conexión
Sockets no orientados a conexión

UNIVERSIDADE DA CORUÑA

Java: Distribuido

UNIVERSIDADE DA CORUÑA

• Java se ha construido con extensas capacidades de

interconexión TCP/IP. Existen librerías de rutinas para
acceder e interactuar con protocolos como http y ftp. Esto
permite a los programadores acceder a la información a
través de la red con tanta facilidad como a los ficheros
locales.

• Java en sí no es distribuido, sino que proporciona las

librerías y herramientas para que los programas puedan ser
distribuidos, es decir, que se corran en varias máquinas,
interactuando.

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Java: Distribuido

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• Pensado para su aplicación en redes.

• Soporta varios niveles de conectividad en red:

- Permite abrir un URL
- RMI
- Permite trabajar con “sockets”

• Permite crear de forma sencilla, tanto aplicaciones cliente

como servidor.

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Clientes y servidores

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• Aplicaciones Cliente/Servidor

• Cliente:

– Programa que ejecuta el usuario
– Solicita un servicio a una máquina

• Servidor:

– Ofrece un servicio a múltiples clientes

• Ejemplos: telnet, ftp, web, echo

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Ejemplo: Servicio de telnet

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Ejecuta un telnet

Servidor de telnet: telnetd

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Conceptos básicos de redes

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• En Internet se utiliza la pila de

protocolos TCP/IP para el
establecimiento y realización de
conexiones, basado en un
conjunto de protocolos
organizados en diferentes
niveles: Enlace / Red /
Transporte / Aplicación.
• Normalmente, cuando se

escriben aplicaciones Java en
Red se programa a nivel de
aplicación.

• Es posible realizar programas a
más bajo nivel utilizando la API
java.net => nivel de transporte
=> TCP /UDP.

Capa de Aplicación
(HTTP, ftp, telnet)

Capa de Transporte
(TCP, UDP)

Capa de Red
(IP)

Capa de Enlace
(Ethernet, ...)

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Capa de Transporte: TCP vs UDP

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• TCP: Transmission Control Protocol

– Protocolo orientado a conexión
– Provee un flujo de bytes fiable entre dos ordenadores.

• Llegada en orden, correcta, sin perder nada.

– Protocolos del nivel de aplicación que usan TCP: telnet, http, ftp.

• UDP: User Datagram Protocol

– No orientado a conexión.
– Envía paquetes de datos (datagramas) independientes sin garantías.
– Protocolos del nivel de aplicación que usan UDP: tftp, ping.
– Permite broadcast.

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¿Qué es un puerto?

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• Un ordenador tiene una o varias conexiones físicas a la red.
• A través de esas conexiones recibe los datos dirigidos a la máquina.
•

¿Cómo determinar a que aplicación enviar los datos? Puertos.
– TCP y UDP utilizan los puertos para dirigir los datos a la aplicación

correcta de entre todas las que se estén ejecutando en la máquina.

• Los datos transmitidos a través de Internet contienen información de
direccionamiento que identifica a la máquina y puerto a los que van
dirigidos.
– La máquina se identifica a través de una dirección IP de 32 bits.
– Los puertos se identifican por un número de 16 bits.

• Puertos:

– Independientes para TCP y UDP.
– 16 bits Rango: 0 a 65535.
– Reservados: 0 a 1023 (“well known ports”)

• Para servicios conocidos: HTTP,FTP, …
• No deberían ser utilizados por aplicaciones de usuario.

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TCP

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• Una aplicación servidora se registra en un puerto concreto.
– El servidor se registra en el sistema para recibir los datos dirigidos

a ese puerto.

• El cliente se conecta con el servidor usando ese número de

puerto.
– Sólo en el establecimiento de la conexión se precisa la IP+puerto.
– El resto de paquetes TCP sólo llevan un identificador de la

conexión.

Servidor
Servidor

p
u
e
r
t
o

TCP

Cliente
Cliente

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UDP

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• Una aplicación servidora se registra en un puerto concreto.
– El servidor se registra en el sistema para recibir los datos dirigidos

a ese puerto.

• El cliente envía datagramas que contienen el número de

puerto del destino asociado a la aplicación servidora.
– UDP enruta hacia la aplicación adecuada.
– En cada paquete UDP va toda la información necesaria para que

enrute: IP+puerto

Aplicación
Aplicación

Aplicación
Aplicación

Aplicación
Aplicación

Puerto

Puerto

UDP

Puerto

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# Puerto
# Puerto

Datos
Datos

Paquete

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Clases para Redes en JDK

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• Paquete java.net

– Clases Java para crear programas que utilicen TCP o UDP para

comunicarse sobre Internet.

– Clases URL, URLConnection, Socket, ServerSocket

• Utilizan TCP para comunicaciones de red.

– Clases DatagramPacket, DatagramSocket, MulticastSocket

• Utilizan UDP para comunicaciones de red.

• Niveles de comunicación de red

– Bajo nivel: Aplicaciones cliente/servidor basadas en protocolos.
– Alto nivel: Acceso a recursos de red

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¿Qué es un socket?

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• Es un extremo de un enlace de comunicación bidireccional

entre dos programas que se comunican por la red.
– Un socket se asocia a un número de puerto.

• Se identifica por dirección IP de la máquina + número de

puerto.

• Existen en TCP y UDP.

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Sockets TCP (1)

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• Sockets orientados a conexión.
• El servidor se ejecuta en una máquina y crea un socket

orientado a conexión ligado a un número de puerto
específico.
– El servidor espera, escuchando por ese socket, a que los clientes

hagan peticiones de conexión.

• El cliente conoce:

– La máquina donde se está ejecutando el servidor
– El puerto donde el servidor está escuchando.

p
u
e
Servidor
Servidor
r
t
o

l
i
s
t
e
n

Petición de
conexión

p
u
e
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t
o

Cliente
Cliente

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Sockets TCP (2)

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• El cliente envía una petición de conexión al servidor,

usando esa máquina y número puerto.

• Además, el cliente tiene que identificarse ante el servidor,
por tanto al cliente se le asigna un puerto en su máquina,
que será utilizado a lo largo de la conexión.
– Normalmente esta asignación la realiza el sistema.
• Si todo va bien el servidor acepta la conexión.

– El servidor obtiene un nuevo socket asociado al mismo puerto

local que el original, y que tiene como otro extremo de la conexión
la dirección y puerto del cliente.

– Es necesario crear un nuevo socket para atender al cliente, para

poder seguir recibiendo peticiones de conexión a través del socket
original.

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Sockets TCP (3)

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• En el lado cliente, si la conexión es aceptada, se obtiene un socket

conectado con el servidor.

• A partir de ahí, cliente y servidor se comunican escribiendo y leyendo

por sus respectivos sockets.

p
u
e
Servidor
Servidor
r
t
o

l
i
s
t
e
n

Conexión

p
u
e
r
t
o

Cliente
Cliente

• Clases:

– java.net.Socket: Implementa un extremo de una conexión bidireccional.
– java.net.ServerSocket: Implementa un socket que los servidores pueden

utilizar para escuchar y aceptar peticiones de clientes.

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Sockets UDP (1)

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• Sockets NO orientados a conexión.

– Se envían y reciben paquetes independientes de información
– Clientes y servidores NO se conectan
– NO se garantiza la recepción del paquete ni el orden.

• Datagrama:

– Mensaje independiente, enviado a través de una red cuya llegada, tiempo

de llegada y contenido no está garantizado.

• El servidor se ejecuta en una máquina y crea un socket no orientado a

conexión que está ligado a un número de puerto específico.
– A partir de ahí el servidor recibe todos los datos enviados a ese puerto

UDP, leyendo a través de ese socket.

• El cliente conoce:

– La máquina donde se está ejecutando el servidor
– El puerto asociado al servidor.

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Sockets UDP (2)

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• El cliente crea un socket no orientado a conexión ligado a un número

de puerto específico y lo utiliza para enviar Datagramas al servidor.
– Normalmente la asignación del número de puerto en el cliente la hace el

sistema.

– Los Datagramas enviados deben contener la dirección y número de puerto

del servidor al que van dirigidos.

• Cuando un servidor recibe un Datagrama:

– Obtiene la dirección de la máquina del cliente y su número de puerto.
– Envía la respuesta al cliente creando un Datagrama dirigido a esa máquina

y puerto.

• Clases:

– java.net.DatagramSocket
– java.net.DatagramPacket

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Direcciones IP

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• Clase java.net.InetAddress:

– Métodos estáticos:

• InetAddress getByName(String host)

– Obtiene la dirección IP de la máquina
– Recibe el nombre de la máquina o su dirección IP como cadena.

• InetAddres[] getAllByName(String host)

– Otiene todas las direcciones IP de una máquina.
– Recibe el nombre de la máquina o su dirección IP como cadena.

• InetAddress getLocalHost():

– Obtiene la dirección IP de la máquina en la que se está ejecutando.

– Método:

• public String getHostName()

– Devuelve el nombre de la máquina correspondiente a esta IP.

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TCP - Cliente (1)

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• Operación: