2 Gniazdka i datagramy UDP

Zawartość

• Protokół UDP Klasa

• DatagramPacket Klasa

• DatagramSocket

• Gniazda Multicast

Cechy protokołu UDP

• Protokół bezpołączeniowy oparty o IP

• Ograniczona wielkość pakietu - do 65 536 - 8 bajtów na nagłówek

• Pole długości datagramu ograniczone od 65 467 do 65 507 bajtów (wielkość datagramu IP)

• W praktyce 8192 bajty (8 kB) i mniej (512bajtów)

Datagramy w Java

• Protokół UDP w Java jest obsługiwany przez instancję klasy DatagramPacket

(public finał class DetagramPackiet extends Object)

Dostarcza metod do:

• Pobierania i ustawiania adresu źródłowego
  i docelowego

• Wysyłania i odbierania danych

• Sprawdzanie i ustawianie długości danych

Konstruktory Datagramów

• W odniesieniu do datagramów konstruktory
  pozwalają na odbiór i wysyłanie danych

• Konstruktory te przyjmują parametry w postaci
  tablicy bajtowej przechowującej dane.

• Następne dwa konstruktory służą do tworzenia
  gniazd do przesyłania danych

Konstruktory do odbioru danych

public DatagramPacket (byte [] buffer, int length)

public DatagramPacket (byte [] buffer, int offset, int length)

• Tworzą obiekty DatagramPacket do odbioru danych z sieci.

byte [] buffer - new byte [8192];DatagramPacket dp = new DatagramPackettbuffer, buffer. length)

Konstruktory do wysyłania

danych

public DatagramPacket (byte [] data, int length,

InetAddres destination, int port)

public DatagramPacket (byte [] data, int offset, int length,

InetAddres destination, int port)

• Tworzą obiekty DatagramPacket do wysyłania danych przez sieć

• Pakiet jest wypełniany length bajtami z tablicy dane zaczynając od indeksu offset (od 0 gdy nie ma offset)

Konstruktory do wysyłania danych - przykład

Strings = "Tojest test;

byte [] data = s.getBytes("ASCII"); try{

InetAddress ia = TnetAddress.getByName ("test.prz-rzeszow.pl"); int port = 7; DatagramPacket dp = new DatagramPacket

(data, data.length, ia, port); //wysylanie pakietu

}Catch (IOException e) { }

Metody get i set

• get - klasa DatagramPacket zawiera 5 metod, które zwracają różne części datagramu: rzeczywiste dane oraz kilka pól nagłówka. Stosuje się ją do analizy danych otrzymanych z sieci

• set - występuje kilka metod do zmiany danych zdalnego adresu i zdalnego portu już po utworzeniu datagramu. Stosujemy gdy musimy szybko zmienić zawartość pakietu nie tworząc go na nowo.

Metody get

• public InetAddress getAddress() - zwraca adres zdalnego host

• public byte[] getPort() - zwraca numer portu

• public byte[] getData() - zwiera dane zawarte z dekagramie

• public int getLength() - zwraca liczbę bajtów danych zawartych w datagramie

• public int getOffset() - zwraca indeks od którego zaczynają się dane

Metody set

• public InetAddress setAddress (InetAddress remote) - zmienia adres na który będą wysyłane dane

• public byte[] setPort() - zmienia port do którego adresowany jest datagram

• publuc byte[] setData() - zmienia zawartość detagramu (podmienia dane)

• public int setLength() - zmienia liczbę danych w buforze wewnętrznym

Gniazda datagramowe

• Aby wysyłać i odbierać dane w sieci
  potrzebne jest gniazdo

• W tym przypadku jest to gniazdo
  datagramowe obsługiwane przez klasę:

public class DatagramSocket extends Object;

Klient - nie musi mieć podanego portu -zostanie przypisany automatycznie

Serwer - musi

• Gniazdko serwera i klienta jest identyczne

Konstruktory gniazdek datagramowych

• Otwiera gniazdko na anonimowym porcie lokalnym

puhlic DatagramSocket () throws SocketException

• To samo gniazdo może odbierać komunikaty od serwera

try{

datagramSocket client = new DetagramSocket(); //Wysyłamy pakiety ...} catch (SockctExccption e){ Systcm.err.println(e);}

• Otwiera gniazdko nasłuchujące na porcie o
  numerze port.

• Stosowany jest do obsługi serwera

• Gdy nie uda się utworzyć portu to
  generowany jest wyjątek SocketException

public DatagramSocket (int port) throws SocketException

import java.nct.*; public class UDPPortScanner { public static void main(String[] args) for (int port = 1024; port <= 65535; port++) { try{

// następna linia spowoduje błąd i przejdzie do bloku catch // jeśli na porcie działa już jakiś serwer DatagramSockct server = new DatagramSocket(port): serverclose(); //Gdy uda mu się otworzyć to od razu zamyka to co utworzył

catch (Socket Exccption e) {

System.out.println(„Jest już serwer na porcie " + port + "."); } // end try } // end for

}}

• Otwiera gniazdko, które oczekuje na przyjście datagramu na określonym interfejsie sieciowym

public DatagramSocket (int port,InetAddress address)

throws SocketException

• Aby otworzyć gniazdo poniżej 1024 w Unix trzeba mieć uprawnienia root

Uwaga

• Wszystkie 3 konstruktory klasy DatagramSocket
  mają do czynienia tylko z lokalnymi adresami i
  portami.

• Zdalny adres i port są przechowywane w
  obiekcie DatagramPacket a nie DataGramSocket

• Gniazdo DatagramSocket może wysyłać i
  odbierać datagramy od wielu zdalnych hostów.

Wysyłanie i odbieranie datagramów

• Podstawowym zadaniem klasy
  DatagramSocket jest wysyłanie i
  odbieranie danych UDP

• Jedno gniazdo może odbierać i wysłać
  dane

• Może równocześnie wymieniać dane z wieloma różnymi hostami

Wysyłanie datagramów

public void send (DatagramPacket dp) throws SocketException

• Do wysyłania danych służy metoda send utworzonego gniazda

theSocket.send (theOutDatagramPacket);

• Gdy chcemy wysłać zbyt duży pakiet zjawi się wyjątek IOExceptio

Wysyłanie datagramów - klient

import java.net. *;import java.io.*; public class UDPDiscardClient { public final static int DEFAULT_PORT = 9; public static void main(String[] args) { String hostname; int port = DEFAULT_PORT; if (args.length >0) { hostname = args[0]; try { port = Integer.parseInt(args[l]); } catch (Exccption e) { } }

else {hostname = "localhost";} try {InetAddress server = InetAddress.getByName(hostname);

BufferedReader userInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

DatagramSocket theSocket = new DatagramSocket();

while (true) {

String theLine = userInput.readLine(); if (theLine.equals(".")) break; byte[] data = theLine.getBytes();

DatagramPacket theOutput= new DatagramPacket(data, data.length, server, port); the Socket.send(theOutput); } //end while } // end try

catch (UnknownHostException e) { System.err.println(e); } catch (SocketException se) { System.err.println(se);} catch (IOException e) { System.err.println(e);} } // end main }

Odbieranie datagramów

public void receive (DatagramPacket dp) throws SocketException

• Do odbierania danych służy metoda receive utworzonego gniazda

• Metoda ta działa podobnie jak access() z klasy ServerSocket blokuje wątek w oczekiwaniu na dane.

Gdy chcemy wysłać zbyt duży pakiet zjawi się wyjątek IOExceptio

Import java.net.*;import java.io.*; public class UDPDiscardServer {

public final static int DEFAULT_PORT = 9;

public finał static int MAX_PACKET_SIZE = 65507;

public static void main(String[] args) { int port = DEFAULT_PORT;

byte[] buffer = new byte[MAX_PACKET_SIZE];

try {port = Integer.parseInt(args[0]); {

catch (Exception e) { }

try{

DatagramSocket server=new DatagramSocket(port); DatagramPacket packet == new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

while (true) {

try{

server.receive (packet) ;

String s = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());

System.out.println(packet.getAddress() + " at port " + packetgetPort() + " says " + s); // przywrócenie początkowej długości buforu przed odebraniem następnego pakietu packet.setLength (buffer.length); }

catch (IOExeeption e) { System, err.println(e);} } //end while } // end try

catch (SocketException se) { System.err.println(se); } // end catch } // end main}

Inne metody gniazda

• public void close() - zamykanie gniazda

• public int getLocalPort() - pobiera numer
  lokalnego portu

• public void connect(InetAddress host, int port)
  - określa adres hosta z którym będzie
  wymieniał dane

• public void disconnect() - odwraca poprzednią
  metodę - może wymieniać dane z dowolnym
  hostem

Co to jest multicast?

• Jest to transmisja rozgłoszeniowe - grupowa.

• Jest to podobne do transmisji radiowej tylko z
  określonymi odbiorcami.

• Multicast opiera się na protokole UDP

• W Java używa się klasy DatagramPacket i
  MulticastSocket

• Stosowana jest w serwerach DNS, Usnet, w routerach.

• Dane są przesyłane pojedynczym strumieniem,
  a następnie dzielone na mniejsze strumienie
  lokalnie

• Dane docierają, do grupy, przesłane im przez
  lokalne routery.

• Czas życia pakietu TTL (ang. Time-To-Live) -
  określa liczbę przeskoków między routerami.
  Po osiągnięciu tej liczby pakiet jest odrzucany

Adresy i grupy multicast

• Adres multicast to adres grupy hostów z
  zakresu: 224.0.0.0 do 239.255.255.255
  (klasa D)

• Adres ten może być powiązany z nazwą
  224.0.1.1- ntp.mcast.net adres rozproszonej
  usługi czasowej (ang. Network Time Protocol)

• Grupa multicast to zbiór hostów, które
  współdzielą jeden adres multicast

Adresy zarezerwowane

• 224.0.0.l - grupa, która obejmuje hosty w
  lokalnej podsieci

• 224.0.0.0 - 224.0.0.255 - zarezerwowane dla
  routerów - trasowanie

• 224.2.x.x - transmisja dźwięku i obrazu

• Zarządzaniem adresami zajmuje się
  organizacja IANA

• Adresy mogą być stałe lub tymczasowe

Przesyłanie danych multicast

• Dane należy umieścić w datagramach multicast i przesłać do grupy za pomocą gniazd multicast

• Gniazda multicast zawierają pole TTL

Lokalny host 0

Lokalna podsieć l

Lokalny kampus 16
Szerokopasmowa sieć w USA blisko sieci szkieletowej 32

USA 48

Ameryka Północna 64

Szerokopasmowa sieć światowa 128

Wszystkie sieci na świecie 255

Gniazda multicast

• Klasa z pakietu java.net.MulticastSocket

• Obsługa tak jak UDP:

-tworzenie bufora

-przygotowanie datagramu

-założenie gniazdka

-wysłanie lub odebranie danych, między czasie dołączenie i odłączenie od grupy

Konstruktory do wysyłania

danych

public MulticastSocket () throws SocketException

public Multicast Socket (int port) throws SocketException

Tworzy gniazdko na animowym porcie i drugi wariant na określonym porcie.

Podłączenie i odłączenie od

grupy

Podłączenie:

• public void joinGroupe(InetAdress address) throws IOException

Odłączenie:

• public void leaveGroupe(InetAddress address) throws IOException

Wysłanie danych

• public void send( DatagramPacket, byte ttl) trows IOException

try {

InetAddres ia =InetAddress.getByName(„experiment.mcast.net");

byte [] data = „Oto dane multicast\r\n" . getBytes();

int port = 4000;

DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data,data.length,ia, port)

MulticastSockct ms = new MulticastSocket();

ms.send (dp); // ms.send(dp, 64); -Wysłanie w Ameryce Północnej }

Catch (IOException ie){

System.err.println (ie)}

---