Master Miage Réseau. La couche Application II. Les sockets : l API de la couche transport

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1 Master Miage Réseau La couche Application II Les sockets : l API de la couche transport

2 2 Protocoles de couche application API: Application Programming Interface Définit l interface entre l application et les couches transport Ex : socket (prise) API pour Internet Deux processus communiquent en envoyant des données sur la socket et en lisant les données de la socket plus de détails maintenant!! Dialogue entre processus répartis Comment un processus identifie-t-il l autre processus avec lequel il veut communiquer? adresse IP de l host sur lequel tourne l autre processus numéro de port - permet à l host récepteur de déterminer à quel processus local le message doit être délivré

3 Socket 3 En résumé : Architecture d'une socket Socket «porte» entre le protocole d appli et TCP (ou UDP) possédée par une application et locale à un terminal à travers laquelle un processus applicatif peut à la fois envoyer et recevoir des messages vers/de un autre processus (distant ou local).

4 Notion de «port» 4 Application : FTP, HTTP, proprio Transport : UDP, TCP network application transport network Port : ~BAL dans laquelle un processus dépose et récupère ses données (expédition et emission) Chaque processus a un n de port : identité logique Application répartie port pour processus en local (port local ou entrant) pour pour processus distant (port distant ou sortant)

5 Les ports 5 Afficher le fichier /etc/services Quel est le rôle de ce fichier Trouver les ports des applications suivantes Kazaa Mysql Webcache Imap pops Quand puis-je utiliser ces ports sans problèmes? Pourquoi le traceroute ne marche pas à Nanterre?

6 6 Numéros de port 3 catégories Ports well-known : de 0 à 1023 Alloués par l'iana Sur la plupart des systèmes, ne peuvent être utilisés que par des processus système (ou root) ou des programmes exécutés par des utilisateurs privilégiés Ports registered : de 1024 à Listés par l'iana Sur la plupart des systèmes, peuvent être utilisés par des processus utilisateur ordinaires ou des programmes exécutés par des utilisateurs ordinaires Ports dynamic/private : de à Alloués dynamiquement /etc/services

7 Les ports quelques remarques 7 Chaque segment donne l'information sur le port local (ou source), port distant (ou destination). Les adresses IP sont sur datagramme. Fermeture des ports Au niveau transport : on ne donne pas le droit à des sockets de se connecter (ou être créées). Mais les paquets IP peuvent très bien arriver au terminal Fermeture selon le port distant Toutes les sockets dont le port distant est x ne peuvent être connectées Fermeture selon port local Aucune socket dont le port local est y ne sera acceptée

8 8 Programmer avec les Sockets But : construire une application client/serveur qui communiquent en utilisant les sockets API Socket Socket : explicitement créée, utilisée et détruite par les applications Paradigme client/serveur Deux types de services de transport service via l API socket : Datagramme non fiable (UDP) Orienté flux d octets, fiable (TCP)

9 9 Programmation Socket avec UDP UDP : pas de connexion entre le client et le serveur Pas d établissement de connexion L émetteur envoie explicitement IP et le port de destination Le serveur doit extraire IP et le port de l émetteur dans le datagramme reçu UDP : les données transmises peuvent être reçues dans le désordre, ou perdues Vue de l application UDP fournit un transfert non fiable de groupes d octets ( datagrammes ) entre un client et un serveur

10 Progammation java Package java.net, contient deux classes La classe DatagramPacket : manipulation des PDU Les objets de la classe encapsulent Un buffer, une taille, IP, un n de port UDP Six constructeurs disponibles Méthodes : getadress(), getport(), getdata(), setadress(), setport(), setdata(), setoffset La classe DatagramSocket : création de socket et émission/réception des PDU Constructeur => Création de la socket Méthode send() => Méthode receive() => Émission de PDU Réception de PDU 10

11 Interaction socket client/serveur : UDP schéma général de l'application répartie 11 Serveur (tourne sur hostid) Client créer socket sur port=x, pour les requêtes entrantes : serversocket = DatagramSocket() lire requête de serversocket créer socket, clientsocket = DatagramSocket() créer et envoyer à l adresse (hostid, port=x), la requête en utilisant clientsocket écrire réponse sur serversocket en spécifiant host client et le n de port client Lire la réponse sur clientsocket fermer clientsocket

12 Exemple : un client Java (UDP) Lire des caractères saisis au clavier k e y b o a r d m o n i t o r 2 - Créer une socket 3 - Initialiser la PDU 4 - Envoyer la PDU Processus r o c e s s Client P i n p u t s t r e a m infromuser 6 - Afficher les résultats 5 - Recevoir la PDU U D P p a c k e t sendpacket receivepacket U D P p a c k e t c l i e n t S o c k e t socket client UDP U D P s o c k e t port t o n e t w o r k f r o m n e t w o r k

13 Exemple : le client Java (UDP) class MonUDPClient { public static void main(string args[]) throws Exception { // 1 - Creation du buffer de lecture clavier BufferedReader infromuser = new BufferedReader (new InputStreamReader(System.in)); // 2 - Creation de la socket, n de port par defaut DatagramSocket clientsocket = new DatagramSocket(); System.out.println("socket cliente attachee au port " + clientsocket.getlocalport()); // 3 - Recuperation de l'@ip du serveur InetAddress IPAddress =InetAddress.getByName("miage03.miage.u-paris10.fr"); // 3bis - preparation de l'echange byte[] senddata = new byte[1024]; byte[] receivedata = new byte[1024]; String sentence = infromuser.readline(); senddata = sentence.getbytes(); int length = senddata.length; // 3ter - Initialisation de la (UDP)PDU a emettre DatagramPacket sendpacket = new DatagramPacket (senddata, senddata.length, IPAddress, 9876); // 4 - Emission de la (UDP)PDU clientsocket.send(sendpacket);

14 14 Exemple : le client Java (UDP) // 5 - Creation d'un buffer de (UDP)PDU arrivant sur la socket DatagramPacket receivepacket = new DatagramPacket (receivedata, receivedata.length); // 5bis - Reception de la (UDP)PDU clientsocket.receive(receivepacket); // 6 - Affichage des donnees recues String modifiedsentence = new String (receivepacket.getdata()); System.out.println("FROM SERVER: " + modifiedsentence); } // Fermeture de la socket clientsocket.close(); }

15 Exemple : le serveur Java (UDP) 15 class MonUDPServer { public static void main(string args[]) throws Exception { // creation d'une socket sur le port Le serveur attend sur ce port DatagramSocket serversocket = new DatagramSocket(9876); byte[] receivedata = new byte[1024]; byte[] senddata = new byte[1024]; while(true){ // Traitement de la reception // creation d'un buffer de (UDP)PDU arrivant sur la socket DatagramPacket receivepacket = new DatagramPacket(receiveData, receivedata.length); // reception d'un (UDP)PDU sur la socket serversocket.receive(receivepacket); // rangement du champ de donnees de l'(udp)pdu dans une string String sentence = new String(receivePacket.getData()); // recuperation de l'adresse IP de l'emetteur InetAddress IPAddress = receivepacket.getaddress(); // recuperation du n de port de l'emetteur int port = receivepacket.getport(); // traitement du champ de donnees String capitalizedsentence = sentence.touppercase();

16 Exemple : le serveur Java (UDP) 16 // Traitement de l'emission // initialisation du champ de donnees de l'(udp) PDU a emettre senddata = capitalizedsentence.getbytes(); } } // initalisation de l'(udp)pdu en reponse, donc a l'@ip et n port DatagramPacket sendpacket = new DatagramPacket(sendData, senddata.length, IPAddress, port); // emission de l'(udp)pdu en reponse serversocket.send(sendpacket); }

17 EXERCICE : Ecrire Votre programme echoudp Les specs Rôle du client : Se connecter au serveur indiqué en paramètre Envoyer au serveur «un texte TexteSaisi» Afficher les détails de l'envoi Attendre la réponse et Afficher la réponse reçue Rôle du serveur : Attendre une requête Renvoyer «TexteSaisi» arrivé dans une requête Expliciter les détails de la réception et de l'envoi Indication : les paramètres de la PDU envoyée par le serveur sont ceux qu il reçoit => utilisation des méthodes getxxx et setxxx 17

18 Les specs 2: Exécution et affichage L utilisateur saisit sur le client : 18 «ceci est le texte original saisi sur le client» Le résultat affiché sur le client est : socket cliente attachee au port octets emis vers le serveur miage03.miage.u-paris10.fr/ FROM SERVER / : octets recus ECHO = CECI EST LE TEXTE SAISI SUR LE CLIENT Le résultat affiché sur le serveur affiche : Socket serveur en écoute sur le port local xxx Segment UDP reçu FROM xxx port xxx local port # octets reçus Texte:ceci est le texte saisi sur le client

19 Exécution de l application (la mise en prod quoâ) 19 Placer le code du client sur votre machine locale 1 Recettage : Placer le code du serveur sur votre machine (le client se connecte à localhost) 2 mise en prod : Placer code serveur sur miage03 Pour chacun d eux, compiler (si VM différentes) Lancer l exécution du serveur (sur la machine miage) Exécuter le client (on pourrait lancer le client d abord, mais il ne se passera rien, i.e. il sera bloqué en attente tant que le serveur ne sera pas lancé) Attention les ports du serveur doivent être uniques à chaque binôme

20 Autres exercices (option) Faire en sorte qu'il y ait plus qu'une phrase échangée avant de fermer la socket. Echange avec différents serveurs 20 demander son port à votre voisin lui écrire et attendre sa réponse Echange avec différents serveurs II Garder les coordonnées de chacun des clients qui se sont connecté. Envoye chaque message à chacun des clients (???)

21 Un exercice de modélisation le miage chat A partir des programmes UDP déjà créés on voudrait faire un chat réservé aux membres de la miage. 21 Réflechir aux fonctionnalités qu'il faudrait ajouter pour rendre cela possible Du côté serveur Du côté client

22 22 Programmation Socket avec TCP Le client doit contacter le serveur Le serveur est lancé Il a créé une socket et est en attente Le client contacte le serveur par : La création d une socket TCP locale La spécification d IP et du n de port du processus serveur Quand le client crée une socket le client TCP établit une connexion avec le serveur TCP Sur requête du client, le serveur TCP crée une nvlle socket pour que le processus serveur communique avec le client Permet à un serveur de parler à de multiples clients «en même temps» Vue de l application TCP fournit un transfert d octets fiable et ordonné ( tube ) entre un client et un serveur

23 23 Différences avec UDP Mode connecté vs mode non connecté Établissement de connexion Le serveur doit être prêt à accueillir des demandes de connexion Quand une demande arrive, il crée une socket pour le client Flux de données attaché à la socket Pas besoin de donner et le n de port à chaque envoi

24 Programmation Java 24 Package java.net, contient deux classes Classe serversocket utilisée par le serveur Constructeur = création d un serveur d accueil Méthode accept() pour créer une socket serveur sur demande du client Classe Socket (~DatagramSocket) utilisée par le client et le serveur pour la manipulation du flux Constructeur = demande de connexion par le client et création de la socket client Méthodes getouputstream() et getinputstream() utilisées par le client et le serveur pour échanger des données

25 25 Interaction socket client/serveur : TCP Server (tourne sur hostid) create socket, port=x, for incoming request: welcomesocket = ServerSocket() Client wait for incoming connection request connectionsocket = welcomesocket.accept() read request from connectionsocket write reply to connectionsocket close connectionsocket TCP connection setup create socket, connect to hostid, port=x clientsocket = Socket() send request using clientsocket read reply from clientsocket close clientsocket

26 26 Exemple : un client Java (TCP) k e y b o a r d m o n i t o r Le client lit du clavier (stream infromuser), et envoie au serveur via la socket (stream outtoserver) Le serveur lit le flux provenant de la socket Il convertit les données en les mettant en majuscule et les renvoit au client Le client lit et affiche les données modifiées lui arrivant via la socket (stream infromserver) Client P r o c e s s process output stream: sequence of bytes out of process i n p u t s t r e a m o u t p u t s t r e a m infromuser outtoserver Input stream: sequence of bytes into process infromserver client TCP c l i e n t S o c k e t socket i n p u t s t r e a m T C P s o c k e t t o n e t w o r k f r o m n e t w o r k

27 Exemple : le client Java (TCP) 27 import java.io.*; import java.net.*; class TCPClient { public static void main(string argv[]) throws Exception { String sentence; String modifiedsentence; Lecture du clavier Création de la socket client & demande de connexion Création du flux en sortie attaché à la socket BufferedReader infromuser = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); Socket clientsocket = new Socket( miage18.miage.u-paris10.fr", 6789); DataOutputStream outtoserver = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());

28 28 Exemple : le client Java (TCP) Création du flux en entrée attaché à la socket Emission des données au serveur Lecture des données arrivant du serveur BufferedReader infromserver = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream())); sentence = infromuser.readline(); outtoserver.writebytes(sentence + '\n'); modifiedsentence = infromserver.readline(); System.out.println("FROM SERVER: " + modifiedsentence); clientsocket.close(); } }

29 29 Exemple : le serveur Java (TCP) import java.io.*; import java.net.*; class TCPServer { Création de la socket d accueil au port 6789 Attente d une demande de connexion sur la socket d accueil Création du flux en entrée attaché à la socket public static void main(string argv[]) throws Exception { String clientsentence; String capitalizedsentence; ServerSocket welcomesocket = new ServerSocket(6789); while(true) { Socket connectionsocket = welcomesocket.accept(); BufferedReader infromclient = new BufferedReader(new InputStreamReader(connectionSocket.getInputStream()));

30 30 Exemple : le serveur Java (TCP) Création du flux en sortie attaché à la socket DataOutputStream outtoclient = new DataOutputStream(connectionSocket.getOutputStream()); Lecture des données arrivant du client clientsentence = infromclient.readline(); capitalizedsentence = clientsentence.touppercase() + '\n'; Emission des données au client } } } outtoclient.writebytes(capitalizedsentence); Fin de boucle => reboucle et attend la connexion d un nouveau client

31 Socket TCP avec Thread On voudrait observer le traitement des différentes données qui arrivent sur une socket TCP. Pour cela reprenez l'exemple du echo. Ouvrez deux sockets différentes qui afficheront des mots différents. L'envoi effectif du mot sur la socket sera contrôlé par l'utilisateur. Ouvrez la première socket saisissez votre mot ne l'envoyez pas. Ouvrez la seconde socket saisissez votre mot, envoyez le. Envoyez le mot de la première socket. Que se passe-t-il? 31

32 Socket TCP avec Thread 2 32 Comment faire pour qu'un processus traite une seule socket dédiée (sur le serveur). Le main (le serveur) public static void main(string args[]) { try { ServerSocket socketaccueil = new ServerSocket(port); // ouverture d'un socket serveur sur port while (true) // attente en boucle de connexion (bloquant sur.accept) { new SocketThread(socketaccueil.accept()); // un client se connecte, un nouveau thread client est lancé } } catch (Exception e) { } }

33 Socket Thread (3) Le thread et son constructeur 33 class SocketThread implements Runnable{ private Thread thr; // contiendra le thread du client private Socket sock; // recevra le socket liant au client private DataOutputStream sortie; // pour gestion du flux de sortie private BufferedReader entree; // pour gestion du flux d'entrée // constructeur SocketThread(Socket s) //param s est donné dans main par ss.accept() { try { // fabrication flux IO sortie = new DataOutputStream(sock.getOutputStream()); entree = new BufferedReader(new InputStreamReader (sock.getinputstream())); } catch (IOException e){ } thr = new Thread(this); // instanciation du thread thr.start(); //demarrage thread, methode run(), contient commandes, lancées }