comunicación entre procesos: sockets...

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Comunicación entre procesos: sockets udp

Jorge Iván Meza Martínezjimezam@gmail.com

Especialización en Gestión de Redes de DatosUniversidad Nacional de Colombia – Sede Manizales

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Contenidos

● Conceptos generales de sockets● Tipos de envío y recepción

– Síncronos

– Asíncronos

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Evaluación pre-contenido

1. Qué es un socket ?

2. Qué tipos de socket existen ?

3. Qué información requiere un socket cliente para realizar su conexión con el servidor ?

4. Cuáles son las primitivas principales de los sockets ?

5. Qué significa que estas primitivas sean síncronas o asíncronas ?

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Soporte a sockets

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Envío síncrono

Emisor Receptor

Send

Receive

Buffer

● La comunicación está sincronizada.● Las primitivas son bloqueantes.

Msg Buffer

(dirección IP, puerto)(cualquier puerto)

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Envío asíncrono

Emisor Receptor

Send

Receive

Buffer● La comunicación no está sincronizada.● El envío es no bloqueante.● La recepción puede ser bloqueante o no bloqueante.

Msg Buffer

(dirección IP, puerto)(cualquier puerto)

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Sockets

● Proveen comunicación entre procesos que pueden estar en la misma o diferentes máquinas.

● Creado inicialmente para BSD Unix.● Se asocian a una dirección IP y un puerto (216)

específicos (cliente / servidor).● Es responsabilidad del desarrollador la

representación del mensaje.● A través del mismo socket se puede leer y escribir.● Están asociados a TCP o UDP.

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Esquema general de la conexión

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Primitivas de los Sockets

● Conectarse a un servidor remoto● Enviar información● Recibir información● Cerrar una conexión● Asociarse a un puerto● Escuchar por información entrante● Aceptar conexiones remotas por el puerto asociado

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Evaluación post-contenido

1. Qué es un socket ?

2. Qué tipos de socket existen ?

3. Qué información requiere un socket cliente para realizar su conexión con el servidor ?

4. Cuáles son las primitivas principales de los sockets ?

5. Qué significa que estas primitivas sean síncronas o asíncronas ?

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Sockets con User Datagram Protocol (UDP)

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Contenidos

● Conceptos generales de los sockets UDP.● Ventajas y desventajas de los sockets UDP.● Usos mas frecuentes para los sockets UDP.● Flujo de eventos durante una comunicación

utilizando sockets UDP.● Implementación de una conexión con sockets UDP

en Java.

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Evaluación pre-contenido

1. Cuáles es la característica principal de los sockets UDP ?

2. Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar sockets UDP ?

3. Para qué tipo de aplicaciones o servicios es idóneo el uso de sockets UDP y para cuales no ?

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Características de los sockets UDP

● RFC 768.● Son no orientados a conexión.● No se garantiza la presencia del destino ni la

existencia de una ruta.● Los mensajes son enviados en paquetes o

datagramas.● Distintos datagramas de un mismo mensaje pueden

utilizar distintos caminos para llegar a su destino.● Por este motivo pueden llegar en desórden (unos

tardan mas que otros) o inclusive, no llegar.

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Datagramas UDP

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Tamaño del Datagrama

● Tamaño máximo: 64KB incluyendo el mensaje (payload) y diversas cabeceras (headers).

● Mejor tamaño ?– rlogin → pequeño (1 letra).

– tftp → grandes

● Criterios– Red poco confiable → pequeños

– Red confiable → grandes

– En general 8KB es una buena opción.

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Sockets UDP

Rápidos pero no fiables.

Analogía: el modelo del correo postal.

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Modelo de fallos de UDP

● No incluye mensaje de reconocimiento (acknowledge) o reintentos en caso de problemas → menor sobrecarga (tamaño).

● Los paquetes pueden no llegar en su totalidad.● Los paquetes pueden llegar desordenados.● Incluye una suma de verificación (checksum).● Los paquetes pueden ser desechados en ciertas

condiciones: exceso de tráfico, buffer lleno, etc.

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Usos de sockets UDP

● Útil en servicios que puedan tolerar pérdidas ocasionales:

– DNS (búsqueda)

– DHCP

– BOOTP

– SNMP

– VoIP

– Audio y video streaming

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Sockets UDP

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Implementación Java de sockets UDP

● DatagramSocket → socket UDP que envía y recibe datagramas.

● DatagramPacket - mensaje a ser enviado a través de una conexión UDP.

● InetAddress – dirección IP (v4 o v6)● SocketException - error sucedido creando o

accediendo a un socket.● IOException - Error genérico de E/S.

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Servidor UDP Java (general)

DatagramSocket aSocket = new DatagramSocket(8989);

byte[] buffer = new byte[1000];

DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

aSocket.receive(request);

DatagramPacket reply = new DatagramPacket (data.getBytes(), data.getBytes().length,  request.getAddress(), request.getPort());

aSocket.send(reply);

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Cliente UDP Java (general)DatagramSocket aSocket = new DatagramSocket();

byte[] m = new String("Mensaje").getBytes();

InetAddress aHost = InetAddress.getByName("127.0.0.1");int serverPort = 8989;

DatagramPacket request = new DatagramPacket(m, m.length, aHost, serverPort);

aSocket.send(request);

byte[] buffer = new byte[1000];

DatagramPacket reply = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

aSocket.receive(reply);

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Como ejecutar el ejemplo: GritonUDP

Compilar las clases (manualmente o utilzar Netbeans)

$ javac *.java

Ejecutar el servidor

$ java GritonUDPServer

Ejecutar el cliente (en otra consola)

$ java GritonUDPClient

Verificar que los nombres y la extensión de los archivos coincidan. Incluyendo las mayúsculas y minúsculas.

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Implementación Java de sockets UDP

“Hola mamá estoy triunfando en programación“

200 OK true 625

101 001 001 110 101 1

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Implementación Java de sockets UDP

● ByteArrayInputStream → flujo de datos construído a partir de un buffer interno.

● DataInputStream → permite leer tipos primitivos de datos desde un flujo.

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Cliente UDP Java (payload no es String)

// ...

DatagramPacket request = new DatagramPacket(m, m.length, aHost, serverPort);

aSocket.send(request);

DatagramPacket reply = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

aSocket.receive(reply);

InputStream in = new ByteArrayInputStream(reply.getData(),reply.getOffset(), reply.getLength());

DataInputStream din = new DataInputStream(in);  

// readBoolean(), readByte(), readChar(), readFloat(), ...

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Ejemplo: escaner de puertos UDP local

import java.net.*;

public class UDPPortScanner {public static void main(String[] args) {

for (int port = 1024; port <= 65535; port++) {try {

DatagramSocket server = new DatagramSocket(port);

server.close( );} catch (SocketException ex) {

System.out.println("There is a server on port " + port + ".");

} // end try} // end for

}}

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Evaluación pre-contenido

1. Cuáles es la característica principal de los sockets UDP ?

2. Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar sockets UDP ?

3. Para qué tipo de aplicaciones o servicios es idóneo el uso de sockets UDP y para cuales no ?

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Actividad

Desarrollar una aplicación Java basada en datagramas con sockets que implemente una calculadora cliente-servidor.

Desde el cliente se le enviarán solicitudes de operaciones como “4 + 9 – 5“ a través de la línea de comando y el servidor enviará de vuelta al cliente el resultado: “8“. Para esto considere las operaciones aritméticas básicas (+, -, *, /) y no tenga en cuenta la precedencia de los operadores.

Investigar como evitar en Java que un receive en el cliente no bloquee infinitamente la aplicación cuando no reciba una respuesta del servidor en un tiempo prudencial.