Comunicaci�n en Internet - Escuela de Ingeniería Industrial

Conceptos básicos
™Los computadores conectados a Internet se
comunican entre ellos usando protocolos:
Aplicación
(HTTP, ftp, telnet, …)
Java: comunicación en Internet
Transporte
(TCP, UDP, …)
Franco Guidi Polanco
Red
(IP, …)
Escuela de Ingeniería Industrial
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chile
fguidi@ucv.cl
Link (físico y data link)
(controladores, …)
Actualización: 14 de abril de 2005
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
Un ejemplo de stack de protocolos
Conectividad física
™La arquitectura filósofo-intérprete-secretaria(*)
I like
rabbits
Filósofo
Mensaje
™Mediante cables (wired):
Me
gustan
los
conejos
Línea telefónica
Modem
Ethernet
Cable coaxial
L: Italian
Gradisco
i conigli
Fax #...
L: Italian
Gradisco
i conigli
Información
para intérprete
remoto
Información
para secretaria
remota
Fibra óptica
L: Italian
Intérprete
Gradisco
i conigli
™Sin cables (wireless):
Fax #...
L: Italian
Secretaria
Gradisco
i conigli
Microondas
Láser
UMTS
(*) Tomado del libro “Redes de Computadores” de A.S. Tanenbaum
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
2
3
Franco Guidi Polanco
Power Line Communication
Bluetooth
GSM/GPRS
Satelite
09-03-2007
W-LAN
4
Conectividad física y protocolos
Comunicaciones en Internet
Aplicación
(HTTP, ftp, telnet, …)
Transporte
(TCP, UDP, …)
130.125.1.100
Red
(IP, …)
LinkModem
LÚnea telef¯nica
Cable coaxial
Ethernet Microondas
150.251.13.4
Protocolo IP (Internet Protocol)
Bluetooth
Láser
GSM/GPRS
Satelite
Power Line Communication
UMTS
W-LAN
Fibra óptica
Franco Guidi Polanco
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5
Franco Guidi Polanco
Transmission Control Protocol (TCP)
ABCDEFGHIJ…
EF
CD
™ UDP provee comunicación no garantizada entre
aplicaciones en la red.
™ A diferencia de TCP, UDP no es orientada a la conexión.
™ Se basa en el envío de datagrams, paquetes
independientes de datos, entre las aplicaciones
™ UDP no garantiza la entrega ni el orden de entrega de los
datagrams.
ABEFIJGH…
ABCDEFGHIJ…
AB
IJ
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
6
User Datagram Protocol (UDP)
™ TCP provee un canal punto-a-punto para aplicaciones que
requieren un medio de comunicación confiable (ej. HTTP, ftp,
Telnet).
™ Con TCP los datos son enviados en paquetes, el protocolo
garantiza que éstos lleguen en el orden correcto.
ABCDEFGHIJ…
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7
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
EF
AB
8
Puertas para comunicación
Puertas para comunicación (cont.)
™ Generalmente los computadores tienen una sola conexión
física a la red, pero varias aplicaciones ejecutándose
simultáneamente.
™ Por medio de la identificación de “puertas” los sistemas
pueden identificar a qué aplicaciones van dirigidos los
datos.
™ La información que se transmite a través de la red incluye
la identificación del nodo al cual va destinada (computador)
y de la puerta correspondiente a la aplicación de destino.
™TCP y UDP usan las puertas para dirigir datos de
entrada hacia un proceso específico en un
computador.
Paquete de datos
150.251.13.4 8550
… ABCD
Puerta
Datos
IP
25
Aplicación 1
8550
Aplicación 2
1250
Aplicación 3
150.251.13.4
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
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Puertas de uso común
Puerta
10
150.251.13.4
Servidor transferencia archivos (FTP)
25
Servidor transferencia correo electrónico (SMTP)
80
Servidor Web (HTTP)
110
Servidor recuperación correo electrónico (POP3)
119
Servidor Noticias (NNTP)
389
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Ejemplo: conexión a un servidor Web
Servicio
21
137-139
Franco Guidi Polanco
HTML
HTTP
TCP/IP
Servicio Netbios sobre TCP/IP
Servidor LDAP
158.113.4.54
Franco Guidi Polanco
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11
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
12
Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.)
™El usuario indica una consulta:
Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.)
™Solicitud HTTP del cliente al servidor:
150.251.13.4
150.251.13.4
HTTP
158.113.4.54 8550
150.251.13.4 8550
158.113.4.54
Franco Guidi Polanco
…
…
GET
GET/index.html
/index.htmlHTTP/1.0
HTTP/1.0
158.113.4.54
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Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.)
Franco Guidi Polanco
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Ejemplo: conexión a un servidor Web (cont.)
™Despliegue de la respuesta:
™Respuesta:
HTTP/1.1
HTTP/1.1200
200OK
OK
Date:
Date:Wed,
Wed,1313Apr
Apr2005
200516:47:21
16:47:21GMT
GMT
Server:
Apache/2.0.40
Server: Apache/2.0.40(Red
(RedHat
HatLinux)
Linux)
Last-Modified:
Fri,
01
Aug
2003
14:14:05
Last-Modified: Fri, 01 Aug 2003 14:14:05GMT
GMT
ETag:
ETag:"8855-23e-a2170540"
"8855-23e-a2170540"
Accept-Ranges:
bytes
Accept-Ranges: bytes
Content-Length:
Content-Length:574
574
Connection:
Connection:close
close
Content-Type:
text/html;
Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1
charset=ISO-8859-1
HTTP
150.251.13.4
<html>
<html><head>
<head><title>Escuela
<title>EscueladedeIngeniería
IngenieríaIndustrial
Industrial- -UCV</title>
UCV</title>
<meta
<metahttp-equiv="Content-Type"
http-equiv="Content-Type"content="text/html;
content="text/html;charset=iso-8859-1">
charset=iso-8859-1">
</head>
</head>
<frameset
<framesetrows="1*,1"
rows="1*,1"frameborder="NO"
frameborder="NO"border="0"
border="0"framespacing="0">
framespacing="0">
<frame
<framename="head_home"
name="head_home"scrolling="NO"
scrolling="NO"noresize
noresizesrc="p4_portada/site/port/por
src="p4_portada/site/port/por
ada.html"
marginwidth="0"
marginheight="0"
frameborder="NO"
ada.html" marginwidth="0" marginheight="0" frameborder="NO">>
<frame
name="cont_home"
src="cont.html"
marginwidth="0"
<frame name="cont_home" src="cont.html" marginwidth="0"marginheight="0"
marginheight="0"scro
scro
ling="NO"
ling="NO"frameborder="NO"
frameborder="NO"noresize>
noresize>
</frameset><noframes><body
bgcolor="#FFFFFF"></body></noframes></html>
</frameset><noframes><body bgcolor="#FFFFFF"></body></noframes></html>
HTML
Interpretación código HTML
(Browser Internet)
150.251.13.4 8550 …
150.251.13.4 8550 …
150.251.13.4 8550 …
158.113.4.54
TCP/IP
Franco Guidi Polanco
09-03-2007
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Franco Guidi Polanco
09-03-2007
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Sockets TCP
Sockets TCP en Java
™ Se reconoce una aplicación que actúa como Cliente y otra
como Servidor
™ El servidor se ejecuta en un computador específico, tiene
un socket asociado a una puerta, que espera solicitudes de
conexión clientes.
™ El cliente conoce el nombre (o dirección IP) de la máquina
donde se ejecuta el servidor, y la puerta en la cual está
escuchando
Nombre:
™ Ejemplo:
Aplicación eii.ucv.cl
Apache
Puerta: 80
Browser
Internet
Servidor
Cliente
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™Java provee las clases java.net.Socket y
java.net.ServerSocket para crear
aplicaciones que se comuniquen a través de
canales TCP.
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Franco Guidi Polanco
La clase ServerSocket
ServerSocket server = new ServerSocket( puerta );
Socket socket = server.accept();
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La clase Socket
™La clase ServerSocket permite crear una
“fábrica” de sockets para atender clientes que se
conectan a una puerta específica.
™El método accept() de un ServerSocket pone
a la aplicación en espera de un cliente que se
conecte. Cuando el cliente se conecta, retorna un
Socket.
™Formato de uso:
Franco Guidi Polanco
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™ Los objetos de la clase Socket permiten manejar una
conexión entre dos aplicaciones a través de la red.
™ Pueden ser creados de dos formas:
ƒ Por el método accept() de un ServerSocket (caso de una
aplicación servidor);
ƒ Usando directamente el constructor (caso de aplicación cliente).
Formato:
Socket socket = new Socket ( HostName, port );
™ La clase Socket provee los métodos getInputStream()
y getOutputStream() para generar los flujos de
comunicación de entrada y salida.
Franco Guidi Polanco
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Relaciones entre clases
crea
Aplicación
Cliente
crea
crea
crea
Print
Writer
Socket
Socket
Input stream
Output stream
Output stream
Input stream
crea
Franco Guidi Polanco
Aplicación
Servidor
Server
Socket
crea
Buffered
Reader
Una aplicación servidor
Print
Writer
Buffered
Reader
crea
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Una aplicación cliente
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Cliente{
public static void main(String[] arg){
try{
System.out.println( "Cliente tratando de conectarse" );
Socket socket = new Socket( "localhost", 8990);
System.out.println( "Cliente conectado" );
BufferedReader in = new BufferedReader( new
InputStreamReader( socket.getInputStream() ) );
PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getOutputStream() );
BufferedReader consola = new BufferedReader(
new InputStreamReader( System.in ) );
String inputConsola, inputSocket;
do{
inputConsola = consola.readLine();
out.println( inputConsola );
out.flush();
inputSocket = in.readLine();
System.out.println( inputSocket );
}while( !inputConsola.equals( "chao" ) );
in.close();
out.close();
socket.close();
}catch(IOException e) {}
System.out.println( "Fin" );
}
}
Franco
Guidi Polanco
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import java.io.*;
import java.net.*;
public class Servidor{
public static void main(String[] arg){
ServerSocket server ;
try{
System.out.println( "Servidor en espera de conexión" );
server = new ServerSocket(8990);
Socket socket = server.accept();
System.out.println( "Servidor conectado" );
BufferedReader in = new BufferedReader(
new InputStreamReader( socket.getInputStream() ) );
PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getOutputStream() );
String inputLine;
do{
inputLine = in.readLine();
System.out.println( "Recibido: " + inputLine );
out.println( "Eco: " + inputLine );
out.flush();
}while( !inputLine.equals( "chao" ) );
in.close();
out.close();
socket.close();
}catch(IOException e) {}
System.out.println( "Fin" );
}
}
Franco Guidi Polanco
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Un servidor que atiende múltiples clientes
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Servidor{
public static void main(String[] arg){
ServerSocket server = null ;
try{
System.out.println( "Servidor en espera de conexión" );
server = new ServerSocket(8990);
while (true){
Socket socket = server.accept();
Thread conexion = new ThreadConexion( socket );
conexion.start();
System.out.println( "Conexión aceptada" );
}
}catch(IOException e) {}
}
}
Franco Guidi Polanco
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Un servidor que atiende múltiples clientes
import java.io.*;
import java.net.*;
public class ThreadConexion extends Thread {
Socket socket;
public ThreadConexion(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
public void run(){
try{
BufferedReader in = new BufferedReader(
new InputStreamReader( socket.getInputStream() ) );
PrintWriter out = new PrintWriter( socket.getOutputStream(), true );
String inputLine;
do{
inputLine = in.readLine();
System.out.println( "Recibido: " + inputLine );
out.println( "Eco: " + inputLine );
}while( !inputLine.equals( "chao" ) );
in.close();
out.close();
socket.close();
}catch(IOException e){}
}
}
Franco Guidi Polanco
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Datagrams
™El protocolo UDP provee un mecanismo de
comunicación basado en paquetes de datos
llamados datagrams
™Un datagram es un mensaje independiente y autocontenido enviado a través de la red, cuyo arribo y
orden de llegada no están garantizados.
Franco Guidi Polanco
™El package java.net provee las siguientes clases
para implementar comunicación por medio de
datagrams:
ƒ DatagramSocket: implementa un socket para enviar y
recibir datagrams.
ƒ DatagramPacket: representa un paquete de datos
(datagram) a ser recibido o transmitido.
™Java provee además la clase InetAddress para
representar direcciones asociadas al protocolo IP
(usada por la clase DatagramPacket).
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La clase DatagramSocket
Datagrams en Java
Franco Guidi Polanco
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™Constructores:
ƒ DatagramSocket(): crea un socket para datagrams
asociado a cualquier puerta (local) libre.
ƒ DatagramSocket(int port): crea un socket para
datagrams asociado a la puerta (local) indicada.
™Métodos (públicos):
ƒ void send(DatagramPacket p): envía un
DatagramPacket a través del socket.
ƒ void receive(DatagramPacket p): recibe un
DatagramPacket por medio del socket.
Nota: esta clase provee otros constructores y métodos (ver
Java API)
Franco Guidi Polanco
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La clase DatagramPacket
Ejemplo de transmisión de datagrams en Java
™Constructores:
Datagram
ƒ DatagramPacket(byte[] buf, int length): construye un
paquete para recibir datagrams, de un determinado largo.
ƒ DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress
address, int port): construye un DatagramPacket para
transmitir paquetes de un determinado largo a una puerta específica
de un computador destino.
IP
destino
10.251.15.17
Puerta
destino
IP
origen
Puerta
origen
Datos
4445
10.251.4.20
8995
“Hola”
™Métodos (públicos):
ƒ byte[] getData(): retorna el buffer de datos
ƒ int getPort(): retorna el número de puerta al cual se va a enviar
el DatagramPacket, o la puerta (remota) desde la cual se originó.
ƒ InetAddress getAddress(): retorna la dirección a la cual el
DatagramPacket será enviado, o aquella de la cual proviene.
Un datagram:
InetAddress
destino
Port
destino
InetAddress
origen
Port
origen
datos
4445
IP
destino
Servidor
10.251.15.17
Nota: esta clase provee otros constructores y métodos (ver Java API)
Franco Guidi Polanco
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2.
3.
4.
5.
29
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IP
origen
Puerta
origen
Datos
8995
10.251.15.17
4445
“Eco: Hola”
Cliente
10.251.4.20
Franco Guidi Polanco
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Para enviar un datagram
Crear un DatagramSocket en una puerta que el
transmisor pueda conocer.
Crear un buffer de datos, i.e. un arreglo de bytes que
contendrá la información transmitida por el emisor.
Crear un DatagramPacket, usando el buffer e
indicando la longitud del mismo.
Invocar el método receive del DatagramSocket,
pasando como parámetro el DatagramPacket en que
será recibido el datagram transmitido.
Invocar el método getData del DatagramPacket, para
obtener los datos recibidos (como arreglo de bytes).
Franco Guidi Polanco
10.251.4.20
Puerta
destino
Datagram
Para recibir un datagram
1.
8995
31
1.
2.
3.
4.
™
Crear un DatagramSocket.
Crear y llenar un buffer de datos, i.e. un arreglo de bytes
que contendrá la información a transmitir.
Crear un DatagramPacket, usando el buffer, e
indicando además su longitud, la dirección
(InetAddress) del destinatario y la puerta en que este
recibirá el datagram.
Invocar el método send del DatagramSocket con el
DatagramPacket como parámetro, para enviar el
datagram al destinatario.
Nota: un DatagramSocket sirve para enviar y recibir
múltiples datagrams.
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Ejemplo de transmisión de datagrams en Java
Ejemplo de transmisión de datagrams en Java
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Servidor {
public static void main(String[] args) throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(4445);
String received=null;
do {
try{
byte[] buf = new byte[128];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
socket.receive(packet);
received = new String(packet.getData());
String dString = "Eco: " + received;
buf = dString.getBytes();
InetAddress address = packet.getAddress();
int port = packet.getPort();
packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, address, port);
socket.send(packet);
}catch (IOException e){}
}while( !received.equals( "chao" ) );
socket.close();
}
}
public class Cliente {
public static void main(String[] args) throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
InetAddress address = InetAddress.getByName( "localhost" );
BufferedReader consola = new BufferedReader(
new InputStreamReader( System.in ) );
String inputConsola= null;
do{
inputConsola = consola.readLine();
byte[] buf = inputConsola.getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length,
address, 4445);
socket.send(packet);
buf = new byte[128];
packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
socket.receive(packet);
String received = new String(packet.getData());
System.out.println(received);
}while(!inputConsola.equals( "chao" ));
socket.close();
}
}
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