coursjava: laprogrammationréseauen java

Cours JAVA :La programmation réseau en Java.

Version 1.01

Julien Sopena1

1julien.sopena@lip6.frÉquipe REGAL - INRIA RocquencourtLIP6 - Université Pierre et Marie Curie

Licence professionnelle DANT - 2015/2016

J. Sopena (INRIA/UPMC) La programmation réseau en Java. 1 / 16

Grandes lignes du cours

Une abstraction des protocoles réseauGestion des addresses réseau en JavaLe sockets TCPLe sockets UDP

Outline

Quel niveau d’abstraction pour le réseau ?

Les 7 couches du modèle OSI

Couche 7 - Applicative : Les logiciels (ex : NFS)Couche 6 - Présentation : Représentation des données (ex : XDR)Couche 5 - Session : Établissement et maintient des sessions (ex : RPC)Couche 4 - Transport : Liaison de bout en bout (ex : UDP, TCP, ...)Couche 3 - Réseau : Adressage et routage entre machines (ex : IP)Couche 2 - Liaison : Gestion des envois point à point (ex : Ethernet)Couche 1 - Physique : Support de transmission

Les Sockets Java offrent une abstraction du réseau au niveau descouches Transport (4) et Réseau (3). Java introduit doncdifférentes classes correspondant aux protocoles abstraits : TCP ouUDP.

Quel niveau d’abstraction pour le réseau ?

Les 7 couches du modèle OSI

Couche 7 - Applicative : Les logiciels (ex : NFS)Couche 6 - Présentation : Représentation des données (ex : XDR)Couche 5 - Session : Établissement et maintient des sessions (ex : RPC)Couche 4 - Transport : Liaison de bout en bout (ex : UDP, TCP, ...)Couche 3 - Réseau : Adressage et routage entre machines (ex : IP)Couche 2 - Liaison : Gestion des envois point à point (ex : Ethernet)Couche 1 - Physique : Support de transmission

Les Sockets Java offrent une abstraction du réseau au niveau descouches Transport (4) et Réseau (3). Java introduit doncdifférentes classes correspondant aux protocoles abstraits : TCP ouUDP.

La notion de mode de connecté

DéfinitionEn mode connecté, la communication entre un client et un serveur est pré-cédée d’une connexion et suivie d’une fermeture :

I Facilite la gestion d’étatI Meilleurs contrôle des arrivées/départs de clientsI Uniquement communication unicastI Plus lent au démarrage

DéfinitionEn mode non connecté, les messages sont envoyés librement :

I Plus facile à mettre en œuvreI Plus rapide au démarrage

Les protocoles TCP et UDP

TCP : une communication de type téléphoneI Mode connecté : protocole de prise de connexion (lent)I Sans perte : un message arrive au moins un foisI Sans duplication : un message arrive au plus une foisI Avec fragmentation : les messages peuvent être coupésI Ordre respecté : messages délivrés dans l’ordre d’émission

UDP : une communication de type courrierI Mode non connecté : pas de protocole de connexion (plus rapide)I Avec perte : l’émetteur n’est pas assuré de la délivranceI Avec duplication : un message peut arriver plus d’une foisI Sans fragmentation : les messages envoyés ne sont jamais coupés

=⇒ soit un message arrive entièrement, soit il n’arrive pasI Ordre non respecté : messages délivrés dans l’ordre d’arrivé

La notion de mode de connecté

AttentionIl ne faut pas confondre connexion au niveau transport etconnexion au niveau applicatif :

I FTP fonctionne en connecté en utilisant TCPI DNS fonctionne en non-connecté en utilisant UDPI HTTP fonctionne en non-connecté en utilisant TCP

Les SocketsDéfinitionUne Socket est une API (interface logicielle) avec les services dusystème d’exploitation, qui permet d’exploiter facilement et demanière uniforme les services d’un protocole réseau.

Une socket est un demi-point de connexion d’une application.

Machine 1

Socket Socket

Machine 2

Java défini plusieurs classes de sockets suivant le protocole :I TCP : ServerSocket et SocketI UDP : DatagramSocket

Outline

Identification des sockets

Une socket est identifiée par :I en absence de connexion : 〈@IP,port〉I en cas de connexion : (〈@IPsrc,portsrc〉,〈@IPdest,portdest〉)

AttentionDeux sockets peuvent occuper le même port local si elles sontconnectées sur des IPs et/ou ports différents.

Il existe deux classes pour gérer les addresses :InetAddress : représente une adresse internet (ip/fqdn)SocketAddress : représente l’adresse d’une socket

InetAddress : les adresses internetLa classe InetAddress sert à représenter les adresses internet

I pas de constructeur mais des méthodes statiques

InetAddress me = InetAddress.getByName("sopena.fr");System.out.println(me.getHostAddress()+" = "+me.getHostName());

90.46.19.126 = sopena.fr

InetAddress g = InetAddress.getByAddress(new byte[] {8,8,8,8});System.out.println(g.getHostAddress()+" = "+g.getCanonicalHostName());

8.8.8.8 = google-public-dns-a.google.com

InetAddress ici = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(ici.getHostAddress()+" = "+ici.getHostName());

132.227.112.199 = ppti-14-508-07.ufr-info-p6.jussieu.fr

SocketAddress : les adresses internet

La classe InetSocketAddress sert à représenter 〈@IP,port〉 :I elle hérite de la classe abstraite SocketAddressI ces instances sont des objets immuablesI elle n’associe pas le protocole utilisé

On peut les construire ou les récupèrer de :I sockets existantesI de packets reçu ou émis

InetSocketAddress localhost =new InetSocketAddress("localhost", 8080);

socket.connect(localhost);

SocketAddress ici = socket.getLocalSocketAddress();SocketAddress labas = socket.getRemoteSocketAddress();

Outline

Utilisation d’une socket TCP

Serveur Client

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s = new ServerSocket(8080) 8080

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

Socket c = new Socket()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

3823 c.connect(localhost,8080)

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

3823 c.connect(localhost,8080)Socket c =

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

8080is = c.getInputStream()

os = c.getOutputStream()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

os = c.getOutputStream()x = is.read()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

os.write(2)

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

os.write(2) print("x="+x)print("x="+x)

Serveur Client

s.accept()

os.write(2) print("x="+x)print("x="+x)is = c.getInputStream()

y = is.read()

Serveur Client

s.accept()

y = is.read()

Serveur Client

s.accept()

y = is.read()os = c.getOutputStream()

os.write(x+1)

Serveur Client

s.accept()

os.write(x+1) print("y="+y)

y=3 x=2

Serveur Client

s.accept()

x = is.read()

y=3 x=2

Serveur Client

s.accept()

x = is.read()

y=3 x=2

Serveur Client

s.accept()

is = c.getInputStream()os = c.getOutputStream()

x = is.read() os.write(2) print("x="+x)print("x="+x)is = c.getInputStream()

x = is.read()

c.close()

y=3 x=2

Serveur Client

s.accept()

x = is.read()

c.close() print("x="+x)

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s.accept()

c.connect(localhost,8080)Socket c =

x = is.read()

c.close()

y=3 x=2x=-1

Serveur Client

s = new ServerSocket(8080)

s.accept()

c.connect(localhost,8080)Socket c =

x = is.read()

c.close()s.close()

y=3 x=2x=-1

Fermeture de la socket de connexion

Serveur Client

s = new ServerSocket(8080)s = new ServerSocket(8080)

s.accept()

Serveur Client

s.accept()

8080s.close()

Serveur Client

s.accept()

8080s.close() is = c.getInputStream()

os.write(2) print("x="+x)print("x="+x)

is = c.getInputStream()

y = is.read()

os = c.getOutputStream()

os.write(x+1)

print("y="+y)x = is.read()

c.close()

print("x="+x)

c.close()

Connexion précoce : pas de socket de connexion

Serveur ClientSocket c = new Socket()

ConnectException

Connexion précoce : avant le accept du serveur

Serveur Client

s = new ServerSocket(8080) 8080 Socket c = new Socket()

Serveur Client

s.accept()

Connexions multiples sur une socket TCP

Serveur

Client

s.accept()

Serveur

Client

s.accept()

Socket c1 = new Socket()3823

c1.connect(localhost,8080)

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

Socket c2 = new Socket(4219)4219

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

c2.connect(localhost,8080)Socket c2 =

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

s.accept() ClientSocket c = new

5829 Socket("sopena.fr",8080)

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

8080Socket c3 =

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

8080Socket c3 =

Serveur

Client

s.accept()

8080Socket c1 =

s.accept()

8080Socket c3 =

c2.close()

Outline

Utilisation d’une socket UDP

Serveur Client

HellTo port : 5782

To port : 8080

Serveur Clients = new DatagramSocket(8080)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s = new DatagramSocket()

HellTo port : 5782

To port : 8080

byte msg[] = new byte[50]

HellTo port : 5782

To port : 8080

DatagramPacket in = new DatagramPacket(msg, 50)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

byte msg[] = "Hello!".getBytes()

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost")

DatagramPacket out = new DatagramPacket( msg, 0, msg.length, localhost, 8080)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

Hello!

System.out.println(new String(msg))

Hello !

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

Hello!

System.out.println("From port : " + in.getPort())

Hello !

To port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

Hello!

System.out.println("From port : " + in.getPort()) System.out.println("To port : " +

out.getPort())

Hello !

To port : 5782To port : 8080

Émission précoce : avant ouverture de l’autre socket

Serveur Client

HellTo port : 5782

To port : 8080

Serveur Clients = new DatagramSocket()

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

s.send(out)

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

s.send(out)

System.out.println("To port : " + out.getPort())

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

s = new DatagramSocket(8080)

HellTo port : 5782

To port : 8080

Émission précoce : avant le receive du serveur

Serveur Client

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

s.send(out)

HellTo port : 5782

To port : 8080

Hello!

s.send(out)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

Hello!

out.getPort())

Hello !

To port : 5782To port : 8080

Buffer de réception trop petit

Serveur Client

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

HellTo port : 5782

To port : 8080

s.receive(in)

Hello!

s.send(out)

out.getPort())

HellTo port : 5782

To port : 8080

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