Socket Programming. (Dr. ) Sébastien Varrette

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1 Socket Programming (Dr. ) Sébastien Varrette

2 Network Model Modèle OSI Modèle TCP/IP TYPES DE COUCHES Service Réseau Applicative Réseau Matérielle Application Presentation Session Transport Réseau Liaison Données Physique Application Transport (TCP) Internet (IP) Accès Réseau FTP, SMTP, DNS, HTTP, SSH... TCP, UDP IP, ARP, RARP, ICMP... PPP, Ethernet, Token Ring... PRINCIPAUX PROTOCOLES

3 Data Encapsulation Données applicatives Application Message en!tête Application Données applicatives Application Segment Transport (TCP) Internet (IP) EMETTEUR en!tête TCP 20 octets Datagramme en!tête IP Segment Message RECEPTEUR Transport (TCP) Internet (IP) 20 octets Accès Réseau Trame en!tête Accès Réseau Datagramme remorque Accès Réseau Accès Réseau 46 à 1500 octets Medium de transmission

4 Client/Server Model CLIENT requête (1) (2) (2) réponse réponse SERVEUR CLIENT requête (1)

5 Sockets in TCP connection Definition: A socket is one endpoint of a two-way communication link between two programs running on the network. TCP Socket = <@IP,port> = <InetAddress,int> (in Java) TCP connection = <EndPoint1, EndPoint2>

6 TCP sockets in C SERVEUR socket() bind() desc_sock Descripteurs de sockets utilisés CLIENT getaddrinfo() listen() accept() socket() desc_sock connect() send() Etablissement de la connexion Requête (Blocage jusqu à arrivée d une connexion cliente) recv() desc_conn recv() Réponse Traitement send() close( desc_sock ) close( desc_conn) close( desc_sock )

7 java.net package: Socket class (Client) TCP sockets in Java Socket(InetAddress address, int port) Open a TCP connection and create the associated Socket object void close() Close this socket OutputStream getoutputstream() Returns an output stream for this socket. InputStream getinputstream() Returns an input stream for this socket. SocketServer class (Server) ServerSocket(int port) Creates a server socket, bound to the specified port. Socket accept() Listens for a connection to be made to this socket and accepts it.

8 Socket client: basic scheme 1. Open a socket. 2. Open an input stream and output stream to the socket. 3. Read from and write to the stream according to the server's protocol. 4. Close the streams. 5. Close the socket.

9 Sockets - client import java.util.*; import java.net.*; import java.io.*; //... int port = 80; Socket client = null; try { InetAddress addr = InetAddress.getByName("myserver.uni.lu"); client = new Socket(addr, port); // block until connect succeeds } catch (UnknownHostException e) { } // eventually from getbyname() catch (IOException e) { } // eventually from Socket() finally { if (client!= null) client.close(); }

10 Sockets - server import java.util.*; import java.net.*; import java.io.*; //... int port = 666; ServerSocket server = null; try { server = new ServerSocket(port); /** * listen for new connection requests.when a request arrives, * service it and resume listening for more requests. */ while (true) { // now listen for connections Socket client = sock.accept(); ServiceConnectionOn(client); } } catch (IOException e) { } finally { if (server!= null) server.close(); }

11 Sockets - I/O Data exchanged: text/binaries/serialized interact with getinputstream() and getoutputstream() Eventually convert bytes char stream - use InputStreamReader and OutputStreamWriter Text read : use BufferedReader Text write : use BufferedWriter PrintWriter access to print(), println()...

12 Sockets - Read import java.util.*; import java.net.*; import java.io.*; //... BufferedReader input = null; try { input = new BufferedReader( new InputStreamReader(socket.getInputStream()) ); String str; while ((str = input.readline())!= null) { process(str); // do your job on the received line } } catch (IOException e) { } finally { if (input!= null) input.close(); }

13 Sockets - Write import java.util.*; import java.net.*; import java.io.*; //... PrintWriter output = null; try { // Create a new PrintWriter, with automatic line flushing output = new PrintWriter(sock.getOutputStream(),true); output.println("hello!"); } catch (IOException e) { } finally { if (output!= null) output.close(); }

14 Exercise 1: HTTP client minimal HTTP request [RFC 1945]: carriage return: \r\n GET /index.html first /index.html : path to requested file Implement an HTTP client that : 1. connect by TCP to an HTTP server 2. ask for an HTML page 3. print on stdout the received HTML text

15 Exercise 2: echo C/S Client send a message to the server through sockets Server answer to the client by echoing the received message Exercise 2(a) : command line version (quit on bye ) Exercise 2(b) : swing version of the client Exercise 2(c) : multithreaded server version use the Runnable interface

16 Exercise 3: Following a Protocol Implement a C/S respecting a protocol, for instance: Server: "Knock knock!" Client: "Who's there?" Server: "Dexter." Client: "Dexter who?" Server: "Dexter halls with boughs of holly." Client: "Groan." Client class : KnockKnockClient Server : Class : KnockKnockServer Protocol definition class: KnockKnockProtocol (Keep track of the current state)

17 Appendix

18 IPv4 : IPv6: guîtés, définiecette dansabréviation ne peut deêtre la façon utiliséesuivante qu une fois : par adresse). Enfin, l adresse de bouclage est notée ::1. typedef uint32_t in_addr_t ; IP struct address in_addr { Représentation /* Manipulations Adresse IP sur 32 bits (IPv4) en C d une adresse IPv4 */ in C 3 in_addr_t s_addr; /* (dans l ordre des octets du réseau ). */ Les }; adresses IP au standard IPv4 sont représentées en C via structure définie dans de la façon suivante : typedef uint32_t Représentation in_addr_t ; en C d une adresse IPv6 struct in_addr { /* Adresse IP sur 32 bits (IPv4) */ 3 in_addr_t s_addr; /* (dans l ordre des octets du réseau ). */ }; Les adresses IP sur 128 bits (standard IPv6) sont elles aussi définies dans le fich de la façon suivante 1 : struct in6_addr { /* Adresse IP sur 128 bits (IPv6) */ uint8_t Représentation s6_addr en [16]; C d une /* adresse (dans l IPv6 ordre des octets du réseau ). */ 3 }; Les adresses IP sur 128 bits (standard IPv6) sont elles aussi définies dans le fichier de la façon suivante 1 : Représentation numérique Chaîne de caractères associée Cette struct structure in6_addr ne { contient donc qu un /* Adresse seulip champ sur 128 bits (IPv6) qui est un tableau de se */ octets. uint8_t s6_addr [16]; /* (dans l ordre des octets du réseau ). */ 3 }; Adresse IPv4 inet_pton(af_inet) Adresse IPv4 inet_aton, inet_addr struct in_addr " " 0xc0a8000e Gestion de l ordre inet_ntop(af_inet) des octets sur réseau et sur machine inet_ntoa Cette Nousstructure avons Adresse IPv6 évoqué ne contient au 9.5 doncles qu un représentations seul champ little-endian qui est un tableau de seize Adresse IPv4 compatible et big-endian. IPv6 Dans struct in6_addr inet_pton(af_inet6) octets. ":: " 0xc0a8000e inet_ntop(af_inet6) protocole TCP / IP, les nombres utilisent cette dernière représentation ; il faut do s assurer qu ils sont dans le bon format en utilisant les macros,, (qui Gestion sont des macros l ordre des vides octets sur sur les réseau machines et sur quimachine utilisent déjà la représentat Adresse IPv6 Adresse IPv6 struct in6_addr inet_pton(af_inet6) "8000::ABC:DEF1:2345:6789" 0x abcdef Nous big-endian) avons évoqué définiesau dans 9.5 les représentations. little-endian et big-endian. Dans le inet_ntop(af_inet6)

19 Exercice 2(a) Command line version (quit on bye )

20 Swing version Exercice 2(b)

21 Concurrent Access (in C) Basic behaviour: client 1 serveur client 2 connect connect accept Luc, je suis ton père Nonnnnn! accept temps Luc, je suis ton père Nonnnnn! Utilisation bloquante de la socket de travail

22 Concurrent Access (in C) Expected behaviour: client 1 connect serveur connect client 2 accept accept temps Luc, je suis ton père Nonnnnn! Luc, je suis ton père Nonnnnn! Création de processus via fork Utilisation bloquante de la socket de travail

23 TCP socket (Server) in C socket() desc_sock bind() listen() accept() (Blocage jusqu à l arrivée d une connexion cliente) desc_conn fork() Processus père close( desc_conn) Processus fils close( desc_sock) recv() Traitement send() exit() close( desc_sock)

24 More infos in C cf.

25 More info for Java Thinking in Java: online Available! The best tutorials: Java Network Programming