Presentation layer (layer 6)

Этот уровень отвечает за представление данных, пересылаемых по сети. Он обеспечивает следующую функциональность: data formatting (presentation, то есть преобразование данных в понятный получателю формат), data encryption (шифрование), data compression (сжатие данных). Presentation layer выполняет одну или все эти функции во время передачи сообщений между 7-м и 5-м уровнями. Приведем пример использования уровня представлений.

Предположим, хост-получатель использует EBCDIC (кодировка, применяемая на крупных IBM-серверах для передачи символов в виде чисел), а хост- отправитель – ASCII (традиционная кодировка для персональных компьютеров). Presentation layer будет обеспечивать преобразование пересылаемых между этих машинами данных.

Для обеспечения безопасности при передаче частной информации через публичные сети необходимо шифрование данных. Один из распространенных протоколов, используемых для этой цели, – SSL (Secured Sockets Layer) – может быть отнесен к уровню представлений.

Если канал связи обладает низкой пропускной способностью, целесообразно применять компрессию данных. Представительский уровень, используя математические алгоритмы, позволяет уменьшить объем передаваемых данных. Что касается высокоскоростных каналов, то для них использование компрессии может потребовать значительных вычислительных мощностей при больших объемах трафика.

Application layer (layer 7)

Последний уровень – уровень приложений, на котором определяются взаимодействующие стороны, учитывается авторизация пользователя, определяется качество обслуживания (quality of service) и, собственно, обеспечивается выполнение прикладных задач, таких, как обмен файлами, электронными письмами и т.д. Уровень приложения – это не само приложение, хотя зачастую программы выполняют некоторые функции Application layer.

Уже упоминались многие протоколы этого уровня: FTP, HTTP, telnet. Этот список легко продолжить, например, протоколы POP3 и SMTP для получения и отправки электронных писем, или протоколы DNS (Domain Name System, служба имен доменов), обеспечивающие преобразование числовых IP- адресов в текстовые доменные имена и обратно. Хотя Internet с технической точки зрения построен на основе IP-адресации, текстовые имена понятнее и легче запоминаются, а потому гораздо более распространены среди обычных пользователей.

Рассмотрим принцип работы DNS более подробно. Все привыкли обращаться к, например, web-серверам по доменному имени. С другой стороны для установления соединения требуется IP-адрес. Так, при обращении к серверу www.ru устанавливается TCP-соединение с хостом 194.87.0.50.

Поскольку в сети огромное количество серверов, DNS-имена являются иерархическими, иначе с ними было бы очень затруднительно работать. Иерархические части имени записываются через точку. Первый уровень указывается последним. Первоначально существовало 7 трехбуквенных доменов первого уровня:

com – commercial (коммерческие организации);

org – non-profit (некоммерческие организации);

net – network service (организация работы сети);

edu – educational (образование, зачастую – американские университеты);

int – international (международные организации);

gov – government (правительство, организации американского правительства);

mil – military (военные, американские военные организации).

Кроме того, для каждой страны был заведен двухбуквенный домен, например, ru - Россия, su – СССР, us – США, fr – Франция и т.д. В последнее время вводятся новые доменные имена верхнего уровня, такие, как biz и info.

В каждом домене первого уровня может быть множество доменов второго уровня. Так, существует множество сайтов в домене ru, или com. У домена второго уровня может быть множество доменов третьего уровня и т.д.

Как же определить, какому IP-адресу соответствует доменное имя сервера, к которому обращается пользователь? Для этого существует аналогичная иерархическая система DNS-серверов, каждый из которых отвечает за свой домен. В сетевых настройках компьютера указывается адрес локального DNS-сервера. При запросе к нему сервер сначала проверяет список имен, за которые отвечает он сам, и кеш. Если искомое имя ему неизвестно, он делает запрос вышестоящему DNS-серверу. Например, при обращении к intuit.ru будет сделан запрос к DNS-серверу, отвечающему за домен ru.

В свою очередь, сервер intuit.ru знает про все имена в своей зоне intuit.ru, либо, в случае обращения к домену следующего уровня (например, node1.host1.intuit.ru ), знает адрес другого сервера ( host1.intuit.ru ), который за него отвечает, и на этот сервер перенаправляет запрос.

Таким образом можно установить IP-адрес для любого зарегистрированного доменного имени.

Утилиты для работы с сетью

Рассмотрим основные программы, позволяющие читать и изменять сетевые параметры, диагностировать и выявлять ошибки при работе сети.

В различных ОС существуют свои наборы утилит. Сравним их для двух систем, например, Microsoft Windows NT и Sun Solaris. Какими бы разными ни были эти ОС, в каждой из них реализована модель OSI. Естественно, программная и аппаратная реализация стека этой модели у них различается, но взаимодействие всех уровней осуществляется по установленному стандарту.

IPCONFIG (IFCONFIG)

Начнем с утилиты, которая позволяет просматривать, проверять и изменять сетевые настройки. Обычно эти настройки включают в себя информацию 3-го (сетевого) уровня – IP-адрес, маску подсети и т.д. Для работы с ними в ОС Windows можно использовать команду ipconfig. Она выдает информацию об IP- адресе, маске подсети (netmask), роутере по умолчанию (default gateway). Задав дополнительный параметр -all, можно получить более подробную информацию – имя компьютера, имя домена, тип сетевой карты, MAC-адрес и т.д.

В ОС Solaris для получения IP-адреса и прочих сетевых настроек используется команда ifconfig. Она также показывает название интерфейса, IP-адреса, маску подсети, MAC-адрес.

ARP

Как уже было сказано ранее, в оперативной памяти компьютера находится ARP-таблица. В ней содержатся MAC-адрес удаленной машины и соответствующий ему IP-адрес. Для просмотра этой таблицы используется команда arp. Например, arp –a выводит все известные MAC- адреса.

Существует два типа записей в ARP-таблице – статический и динамический. Статическая запись вносится вручную и существует до тех пор, пока вручную же не будет удалена, или компьютер (маршрутизатор) не будет перезагружен.

Динамическая запись появляется при попытке отправить сообщение на IP- адрес, для которого неизвестен MAC-адрес. В этом случае формируется ARP-запрос, который позволяет этот адрес определить, после чего соответствующая динамическая запись добавляется в ARP-таблицу. Храниться там она будет не постоянно. После определенного времени она будет автоматически удалена, если к данному IP-адресу не было обращений. Задержка на получение MAC-адреса составляет порядка нескольких миллисекунд, так что для пользователя это будет практически незаметно, зато появляется возможность отследить изменения в конфигурации сети (в соответствии IP- и MAC-адресов).

Ping

Для выявления различных неполадок в сети существует несколько утилит, которые позволяют определить, на каком уровне модели OSI произошел сбой, или указаны неверные настройки сетевых протоколов. Одна из таких утилит – ping.

Эта утилита позволяет определить ошибки на сетевом уровне (layer 3), используя протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) – протокол межсетевых управляющих сообщений. Формат использования этой утилиты довольно прост: ping 194.87.0.50 (где 194.87.0.50 – IP-адрес удаленного компьютера). Если сеть работает корректно, в результате выводится время ожидания прихода ответа от удаленного компьютера и время жизни пакета (TTL, time to live, количество "хопов", после которого пакет был бы отброшен; этот параметр показывает, сколько оставалось допустимых переходов у пакета-ответа).

Протокол ICMP находится на стыке двух уровней – сетевого и транспортного. Основной принцип действия этого протокола – формирование ICMP эхо-запроса (echo-request) и эхо-ответа (echo-reply). Запрос эха и ответ на него может использоваться для проверки достижимости хоста- получателя и его способности отвечать на запросы. Также прохождение эхо-запроса и эхо-ответа проверяет работоспособность основной части транспортной системы, маршрутизацию на машине источника, работоспособность и корректную маршрутизацию на роутерах между источником и получателем, а также работоспособность и правильность маршрутизации получателя.

Таким образом, если на посланный echo-request возвращается корректный echo-reply от машины, которой был послан запрос, можно сказать, что транспортная система работает корректно. И если браузер не может отобразить web-страницу, то проблема, по всей видимости, не в первых трех уровнях модели OSI.

Из примера видно, что по умолчанию размер посылаемого пакета - 32 байта, далее выводится время задержки ответа и TTL. В этом примере показано успешное выполнение команды ping. В случаях, когда запросы echo request посылаются, но echo reply не возвращаются, выводится сообщение об истечении времени ожидания ответа.

Traceroute

Утилита traceroute также использует протокол ICMP для определения маршрута прохождения пакета. При отсылке traceroute устанавливает значение TTL последовательно от 1 до 30. Каждый маршрутизатор, через который проходит пакет на пути к назначенному хосту, уменьшает значение TTL на единицу. С помощью TTL происходит предотвращение зацикливания пакета в "петлях" маршрутизации, иначе "заблудившиеся" пакеты окончательно перегрузили бы сеть. Однако, при выходе маршрутизатора или линии связи из строя требуется несколько дополнительных переходов для понимания, что данный маршрут потерян и его необходимо обойти. Чтобы предотвратить потерю датаграммы, поле TTL устанавливается на максимальную величину.

Когда маршрутизатор получает IP-датаграмму с TTL, равным 0 или 1, он уничтожает ее и посылает хосту, который ее отправил, ICMP-сообщение "время истекло" (time exceeded). Принцип работы traceroute заключается в том, что IP-датаграмма, содержащая это ICMP-сообщение, имеет в качестве адреса источника IP-адрес маршрутизатора.

Теперь легко понять, как работает traceroute. На хост назначения отправляется IP- датаграмма с TTL, равным единице. Первый маршрутизатор, который должен обработать датаграмму, уничтожает ее (так как TTL равно 1) и отправляет ICMP-сообщение об истечении времени (time exceeded). Таким образом определяется первый маршрутизатор в маршруте. Затем traceroute отправляет датаграмму с TTL, равным 2, что позволяет получить IP-адрес второго маршрутизатора. Так продолжается до тех пор, пока датаграмма не достигнет хоста назначения. Утилита traceroute может посылать в качестве такой датаграммы UDP-сообщение с номером порта, который заведомо не будет обработан приложением (порт выше 30000), поэтому хост назначения ответит "порт недоступен" (port unreachable). При получении такого ответа делается вывод, что удаленный хост работает корректно. В противном случае максимального значения TTL (по умолчанию 30) не хватило для того, чтобы его достигнуть.

Рассмотрим пример выполнения утилиты traceroute.

traceroute to netserv1.chg.ru (193.233.46.3), 30 hops max, 38 byte packets 1 n3-core.mipt.ru (194.85.80.1) 1.508 ms 0.617 ms 0.798 ms 2 mipt-gw-eth0.mipt.ru (193.125.142.177) 2.362 ms 2.666 ms 1.449 ms 3 msu-mipt-atm0.mipt.ru (212.16.1.1) 5.536 ms 5.993 ms 10.431 ms 4 M9-LYNX.ATM6-0.11.M9-R2.msu.net (193.232.127.229) 12.994 ms 7.830 ms 6.816 ms 5 Moscow-BNS045-ATM4-0-3.free.net (147.45.20.37) 12.228 ms 7.041 ms 8.731 ms 6 ChgNet-gw.free.net (147.45.20.222) 77.103 ms 75.234 ms 92.334 ms 7 netserv1.chg.ru (193.233.46.3) 96.627 ms 94.714 ms 134.676 msПример 16.1.

Первая строка содержит имя и IP-адрес хоста назначения, максимальное значение TTL и размер посылаемого пакета (38 байт). Последующие строки начинаются с TTL, после чего следует имя хоста, или маршрутизатора и его IP-адрес. Для каждого значения TTL отправляются три датаграммы. Для каждой возвращенной датаграммы определяется и выводится время возврата. Если в течение 3-х секунд на каждую из 3-х датаграмм не был получен ответ, то посылается следующая датаграмма, а вместо значения времени выводится звездочка. Время возврата – это время прохождения датаграммы от источника (хоста, выполняющего программу traceroute ) до маршрутизатора. Если нас интересует время, потраченное на пересылку между, например, 5 и 6 узлом, необходимо вычесть из значения времени TTL 6 время TTL 5.

В каждой из операционных систем сетевая часть утилиты реализована практически одинаково, но реализация на уровне приложений различается.

В ОС Solaris используется утилита traceroute. В качестве параметра задается IP-адрес, или доменное имя удаленного хоста, связь до которого требуется проверить. В примере, приведенном выше, видно успешное выполнение traceroute и корректную работу сете- зависимых уровней (физический, канальный, сетевой).

В ОС Windows утилита называется tracert. Используется она так же, как и в ОС Solaris ( tracert netserv1.chg.ru ). Принципиального различия между утилитами tracert и traceroute нет. Особенностью traceroute является наличие большего количества функций (например, можно указать, начиная с какого TTL выводить информацию).

В случае какой-либо неполадки выводится соответствующее сообщение. Например, при недоступности сети на маршрутизаторе выдается сообщение !N (net unreachable):

Moscow-BNS045-ATM4-0-3.free.net (147.45.20.37) 947.327 ms !N 996.548 ms !N 995.257 ms

Это означает, что 147.45.20.37 – маршрутизатор, начиная с которого, последующий маршрут недоступен. Если недоступен сам хост, то сообщение будет выглядеть так:

msu-mipt-atm0.mipt.ru (212.16.1.1) 5.536 ms !H 5.993 ms !H 10.431 ms !H.

Ошибка !P означает недоступность протокола (protocol unreachable).

Route

Для просмотра и редактирования таблицы маршрутов используется утилита route. Типичный пример таблицы маршрутизации на персональном компьютере:

Для ОС Windows:

route print

В таблице маршрутизации указывается сеть, маска сети, маршрутизатор, через который доступна эта сеть, интерфейс и метрика маршрута. Из приведенной таблицы видно, что маршрут по умолчанию доступен через маршрутизатор 192.168.1.1. Сеть 192.168.1.0 с маской 255.255.255.0 является локальной сетью.

При добавлении маршрута можно использовать следующую команду.

route ADD 157.0.0.0 MASK 255.0.0.0 157.55.80.1

157.0.0.0 – удаленная сеть, 255.0.0.0 – маска удаленной сети, 157.55.80.1 – маршрутизатор, через который доступна эта сеть. Примерно такой же синтаксис используется при удалении маршрута: route DELETE 157.0.0.0.

В ОС Solaris для просмотра таблицы маршрутизации используется немного другая команда – netstat –r.

Добавление и удаление маршрутов выполняется командой route: route add –net 157.6 157.6.1.20, где 157.6 – сокращенный адрес подсети, а 157.6.1.20 – маршрут, по которому эта сеть доступна. Также удаление маршрутов в таблице маршрутизации: route del –net 157.6.

Netstat

Утилита netstat позволяет определить, какие порты открыты и по каким портам происходит передача данных между узлами сети. Например, если запустить web-браузер и открыть для просмотра web-страницу, то, запустив netstat, можно увидеть следующую строку:

TCP mycomp:3687 www.ru:http ESTABLISHED

В проведенном примере первое значение – TCP – тип протокола (может быть TCP или UDP), далее следует имя локальной машины и локальный порт, www.ru:http – имя удаленного хоста и порта, к которому производится обращение (поскольку использовался порт по умолчанию для протокола HTTP, то отображается не его числовое значение 80, а имя протокола), ESTABLISHED – показывает, что TCP-соединение установлено.

В ОС Windows с помощью команды netstat –an можно получить список всех открытых портов (параметр –n не определяет DNS-имя, а выводит только IP-адрес). Из примера выше видно, что установленных соединений нет, а все открытые порты находятся в состоянии "прослушивания", т.е. к этому порту можно обратиться для установки соединения. TCP-порт 139 отвечает за установку Netbios-сессий (например, для передачи данных через "сетевое окружение").

В ОС Solaris для получения информации об используемых портах также применяется утилита netstat. Формат вывода практически одинаков.

Пакет java.net

Перейдем к рассмотрению средств Java для работы с сетью.

Классы, работающие с сетевыми протоколами, располагаются в пакете java.net, и простейшим из них является класс URL. С его помощью можно сконструировать uniform resource locator (URL), который имеет следующий формат:

protocol://host:port/resource

Здесь protocol – название протокола, используемого для связи; host – IP-адрес, или DNS-имя сервера, к которому производится обращение; port – номер порта сервера (если порт не указан, то используется значение по умолчанию для указанного протокола); resource – имя запрашиваемого ресурса, причем, оно может быть составным, например:

ftp://myserver.ru/pub/docs/Java/JavaCourse.txt

Затем можно воспользоваться методом openStream(), который возвращает InputStream, что позволяет считать содержимое ресурса. Например, следующая программа при помощи LineNumberReader считывает первую страницу сайта http://www.ru и выводит ее на консоль.

import java.io.*; import java.net.*; public class Net { public static void main(String args[]) { try { URL url = new URL("http://www.ru"); LineNumberReader r = new LineNumberReader(new InputStreamReader(url.openStream())); String s = r.readLine(); while (s!=null) { System.out.println(s); s = r.readLine(); } System.out.println(r.getLineNumber()); r.close(); } catch (MalformedURLException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }

Из примера мы видим, что работа с сетью, как и работа с потоками, требует дополнительной работы с исключительными ситуациями. Ошибка MalformedURLException появляется в случае, если строка c URL содержит ошибки.

Более функциональным классом является URLConnection, который можно получить с помощью метода класса URL.openConnection(). У этого класса есть два метода – getInputStream() (именно с его помощью работает URL.openStream() ) и getOutputStream(), который можно использовать для передачи данных на сервер, если он поддерживает такую операцию (многие публичные web-серверы закрыты для таких действий).

Класс URLConnection является абстрактным. Виртуальная машина предоставляет реализации этого класса для каждого протокола, например, в том же пакете java.net определен класс HttpURLConnection. Понятно, что классы URL и URLConnection предоставляют возможность работы через сеть на прикладном уровне с помощью высокоуровневых протоколов.

Пакет java.net также предоставляет доступ к протоколам более низкого уровня – TCP и UDP. Для этого сначала надо ознакомиться с классом InetAddress, который является Internet-адресом, или IP. Экземпляры этого класса создаются не с помощью конструкторов, а с помощью статических методов:

InetAddress getLocalHost() InetAddress getByName(String name) InetAddress[] getAllByName(String name)

Первый метод возвращает IP-адрес машины, на которой исполняется Java- программа. Второй метод возвращает адрес сервера, чье имя передается в качестве параметра. Это может быть как DNS-имя, так и числовой IP, записанный в виде текста, например, "67.11.12.101". Наконец, третий метод определяет все IP-адреса указанного сервера.

Для работы с TCP-протоколом используются классы Socket и ServerSocket. Первым создается ServerSocket – сокет на стороне сервера. Его простейший конструктор имеет только один параметр – номер порта, на котором будут приниматься входящие запросы. После создания вызывается метод accept(), который приостанавливает выполнение программы и ожидает, пока какой-нибудь клиент не инициирует соединение. В этом случае работа сервера возобновляется, а метод возвращает экземпляр класса Socket для взаимодействия с клиентом:

try { ServerSocket ss = new ServerSocket(3456); Socket client=ss.accept(); // Метод не возвращает // управление, пока не подключится клиент } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

Клиент для подключения к серверу также использует класс Socket. Его простейший конструктор принимает два параметра - адрес сервера (в виде строки, или экземпляра InetAddress ) и номер порта. Если сервер принял запрос, то сокет конструируется успешно и далее можно воспользоваться методами getInputStream() или getOutputStream().

try { Socket s = new Socket("localhost", 3456); InputStream is = s.getInputStream(); is.read(); } catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

Обратите внимание на обработку исключительной ситуации UnknownHostException, которая будет генерироваться, если виртуальная машина с помощью операционной системы не сможет распознать указанный адрес сервера в случае, если он задан строкой. Если же он задан экземпляром InetAddress, то эту ошибку надо обрабатывать при вызове статических методов данного класса.

На стороне сервера класс Socket используется точно таким же образом – через методы getInputStream() и getOutputStream(). Приведем более полный пример:

import java.io.*; import java.net.*; public class Server { public static void main(String args[]) { try { ServerSocket ss = new ServerSocket(3456); System.out.println("Waiting..."); Socket client=ss.accept(); System.out.println("Connected"); client.getOutputStream().write(10); client.close(); ss.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }

Сервер по запросу клиента отправляет число 10 и завершает работу. Обратите внимание, что при завершении вызываются методы close() для открытых сокетов.

Класс клиента:

import java.io.*; import java.net.*; public class Client { public static void main(String args[]) { try { Socket s = new Socket("localhost", 3456); InputStream is = s.getInputStream(); System.out.println("Read: "+is.read()); s.close(); } catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }

После запуска сервера, а затем клиента, можно увидеть результат – полученное число, 10, после чего обе программы закроются.

Рассмотрим эти классы более подробно. Во-первых, класс ServerSocket имеет конструктор, в который передается, кроме номера порта, еще и адрес машины. Это может показаться странным, ведь сервер открывается на той же машине, где работает программа, зачем специально указывать ее адрес? Однако, если компьютер имеет несколько сетевых интерфейсов ( сетевых карточек ), то он имеет и несколько сетевых адресов. С помощью такого детализированного конструктора можно указать, по какому именно адресу ожидать подключения. Это должен быть именно локальный адрес машины, иначе возникнет ошибка.

Аналогично, класс Socket имеет расширенный конструктор для указания как локального адреса, с которого будет устанавливаться соединение, так и локального порта (иначе операционная система выделяет произвольный свободный порт).

Во-вторых, можно воспользоваться методом setSoTimeout(int timeout) класса ServerSocket, чтобы указать время в миллисекундах, на протяжении которого нужно ожидать подключение клиента. Это позволяет серверу не "зависать", если никто не пытается начать с ним работать. Тайм-аут задается в миллисекундах, нулевое значение означает бесконечное время ожидания.

Важно подчеркнуть, что после установления соединения с клиентом сервер выходит из метода accept(), то есть перестает быть готовым принимать новые запросы. Однако, как правило, желательно, чтобы сервер мог работать с несколькими клиентами одновременно. Для этого необходимо при подключении очередного пользователя создавать новый поток исполнения, который будет обслуживать его, а основной поток снова войдет в метод accept(). Приведем пример такого решения:

import java.io.*; import java.net.*; public class NetServer { public static final int PORT = 2500; private static final int TIME_SEND_SLEEP = 100; private static final int COUNT_TO_SEND = 10; private ServerSocket servSocket; public static void main(String[] args) { NetServer server = new NetServer(); server.go(); } public NetServer() { try{ servSocket = new ServerSocket(PORT); } catch(IOException e) { System.err.println("Unable to open Server Socket : " + e.toString()); } } public void go() { // Класс-поток для работы с //подключившимся клиентом class Listener implements Runnable { Socket socket; public Listener(Socket aSocket) { socket = aSocket; } public void run() { try { System.out.println("Listener started"); int count = 0; OutputStream out = socket.getOutputStream(); OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(out); PrintWriter pWriter = new PrintWriter(writer); while (count<COUNT_TO_SEND) { count++; pWriter.print(((count>1)?",":"")+ "Say" + count); sleeps(TIME_SEND_SLEEP); } pWriter.close(); } catch(IOException e) { System.err.println("Exception : " + e.toString()); } } } // Основной поток, циклически выполняющий метод accept() System.out.println("Server started"); while (true) { try { Socket socket = servSocket.accept(); Listener listener = new Listener(socket); Thread thread = new Thread(listener); thread.start(); } catch(IOException e) { System.err.println("IOException : " + e.toString()); } } } public void sleeps(long time) { try { Thread.sleep(time); } catch(InterruptedException e) { } } }Пример 16.2.

Теперь объявим клиента. Эта программа будет запускать несколько потоков, каждый из которых независимо подключается к серверу, считывает его ответ и выводит на консоль.

import java.io.*; import java.net.*; public class NetClient implements Runnable { public static final int PORT = 2500; public static final String HOST = "localhost"; public static final int CLIENTS_COUNT = 5; public static final int READ_BUFFER_SIZE = 10; private String name = null; public static void main(String[] args) { String name = "name"; for (int i=1; i<=CLIENTS_COUNT; i++) { NetClient client = new NetClient(name+i); Thread thread = new Thread(client); thread.start(); } } public NetClient(String name) { this.name = name; } public void run() { char[] readed = new char[READ_BUFFER_SIZE]; StringBuffer strBuff = new StringBuffer(); try { Socket socket = new Socket(HOST, PORT); InputStream in = socket.getInputStream(); InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in); while (true) { int count = reader.read(readed, 0, READ_BUFFER_SIZE); if (count==-1) break; strBuff.append(readed, 0, count); Thread.yield(); } } catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("client " + name + " read : " + strBuff.toString()); } }Пример 16.3.

Теперь рассмотрим UDP. Для работы с этим протоколом и на стороне клиента, и на стороне сервера используется класс DatagramSocket. У него есть следующие конструкторы:

DatagramSocket() DatagramSocket(int port) DatagramSocket(int port, InetAddress laddr)

При вызове первого конструктора сокет открывается на произвольном доступном порту, что уместно для клиента. Конструктор с одним параметром, задающим порт, как правило, применяется на серверах, чтобы клиенты знали, на каком порту им нужно пытаться устанавливать соединение. Наконец, последний конструктор необходим для машин, у которых присутствует несколько сетевых интерфейсов.

После открытия сокетов начинается обмен датаграммами. Они представляются экземплярами класса DatagramPacket. При отсылке сообщения применяется следующий конструктор:

DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)

Массив содержит данные для отправки (созданный пакет будет иметь длину, равную length ), а адрес и порт указывают получателя пакета. После этого вызывается метод send() класса DatagramSocket.

try { DatagramSocket s = new DatagramSocket(); byte data[]={1, 2, 3}; InetAddress addr = InetAddress.getByName("localhost"); DatagramPacket p = new DatagramPacket(data, 3, addr, 3456); s.send(p); System.out.println("Datagram sent"); s.close(); } catch (SocketException e) { e.printStackTrace(); } catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

Для получения датаграммы также создается экземпляр класса DatagramPacket, но в конструктор передается лишь массив, в который будут записаны полученные данные (также указывается ожидаемая длина пакета). Сокет необходимо создать с указанием порта, иначе, скорее всего, сообщение просто не дойдет до адресата. Используется метод receive() класса DatagramSocket (аналогично методу ServerSocket.accept(), этот метод также прерывает выполнение потока, пока не придет запрос от клиента). Пример реализации получателя:

try { DatagramSocket s = new DatagramSocket(3456); byte data[]=new byte[3]; DatagramPacket p = new DatagramPacket(data, 3); System.out.println("Waiting..."); s.receive(p); System.out.println("Datagram received: "+ data[0]+", "+data[1]+", "+data[2]); s.close(); } catch (SocketException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

Если запустить сначала получателя, а затем отправителя, то можно увидеть, что первый напечатает содержимое полученной датаграммы, а потом программы завершат свою работу.

В заключение приведем пример сервера, который получает датаграммы и отправляет их обратно, дописав к ним слово received.

import java.io.*; import java.net.*; public class DatagramDemoServer { public static final int PORT = 2000; private static final int LENGTH_RECEIVE = 1; private static final byte[] answer = ("received").getBytes(); private DatagramSocket servSocket = null; private boolean keepRunning = true; public static void main(String[] args) { DatagramDemoServer server = new DatagramDemoServer(); server.service(); } public DatagramDemoServer() { try { servSocket = new DatagramSocket(PORT); } catch(SocketException e) { System.err.println("Unable to open socket : " + e.toString()); } } protected void service() { DatagramPacket datagram; InetAddress clientAddr; int clientPort; byte[] data; while (keepRunning) { try { data = new byte[LENGTH_RECEIVE]; datagram = new DatagramPacket(data, data.length); servSocket.receive(datagram); clientAddr = datagram.getAddress(); clientPort = datagram.getPort(); data = getSendData(datagram.getData()); datagram = new DatagramPacket(data, data.length, clientAddr, clientPort); servSocket.send(datagram); } catch(IOException e) { System.err.println("I/O Exception : " + e.toString()); } } } protected byte[] getSendData(byte b[]) { byte[] result = new byte[b.length+answer.length]; System.arraycopy(b, 0, result, 0, b.length); System.arraycopy(answer, 0, result, b.length, answer.length); return result; } }Пример 16.4.

Заключение

В данном разделе были рассмотрены теоретические основы сети как одной большой взаимодействующей системы. Были описаны все уровни модели OSI и их функциональные назначения. Также были представлены основные утилиты, используемые для настройки и обнаружения неисправностей в сети. Затем были рассмотрены средства Java для работы с наиболее распространенными сетевыми протоколами. Приведен подробный пример и для более сложного случая – сервер, обслуживающий несколько клиентов одновременно.