Programmation réseau en Java

Suite de protocoles TCP/IP

Paquetage java.net

Identification d'une machine

La classe InetAddress - Internet adresses (numérique IP adresses et nomes de hosts )

La classe URL

Serveurs et clients

Suite de protocoles TCP/IP

Des exemples de protocoles des couches de transport et d'application (Image copiée de ce site )

IP (Internet protocol) - commutation par paquets(datagrames). Pas d'API  Java standard permettant la manipulation directe de protocole IP

UDP (User Datagram Protocol) - la transmission par message, rapide, non fiable, en mode non connecté

TCP (Transmission Control Protocol) - transmission par flot, fiable, moins rapide en mode connecté

Paquetage java.net

Ce paquetage fournit un ensemble de classes pour communiquer sur le réseau Internet (et Intranet), télécharger des URL, définir des nouveaux protocoles

Il permet notamment de créer et d'accéder à

• des connexions URL
• des connexions Stream socket (TCP)
• des connexions Datagram socket (UDP)

Identification d'une machine (carte d'interface réseau)

32 bits en IPv4:   

0xxx: il s'agit d'une adresse de classe A
10xx: il s'agit d'une adresse de classe B
110xx: il s'agit d'une adresse de classe C

128 bits en IPv6

La classe InetAddress - Internet addresses (numeric IP addresses et host names)

Ne possède pas des variables et constructeurs publiques

Quelques fonctions:

static InetAddress getByName(String host) -  Détermine  l'adresse IP d'une machine (host).
static InetAddress[] getAllByName(String host) - Détermine tous les adresses IP d'une machine.
public static InetAddress getByAddress(byte[] addr) - IPv4 doit être 4 octets, IPv6 - 16.
static InetAddress getLocalHost() - l'adresse de la machine locale.
                      getByName(null) ~ getByName("localhost") ~  getByName("127.0.0.1")

 String getHostAddress() - l' adresse  IP comme une chaîne "%d.%d.%d.%d".
 String getHostName() -   nom de la machine à cette adresse.
 boolean isMulticastAddress() -  vérifie s'il sois une  multicast IP addresse.
 

import java.net.*;  public class NSLookupApp {    public static void main(String args[]) {       try {             if(args.length!=1){                 System.out.println("Usage: java NSLookupApp hostName");                 return;             }             InetAddress host = InetAddress.getByName(args[0]);             String hostName = host.getHostName();              System.out.println("Host name: "+hostName);             System.out.println("IP address: "+host.getHostAddress());        }       catch(UnknownHostException ex) {              System.out.println("Unknown host");             return;        }    } }

java NSLookupApp localhost Host name: localhost  IP address: 127.0.0.1

Exercice: Affichez tous les adresses IP de yahoo.com
 

La classe URL

Rappel

URL: Uniforme Resource Locator. 

Représente une chaîne de caractères qui permet localisation de manière unique une ressource sur le réseau Internet - le protocole à utiliser, la machine hôte(adresse IP+numero de port), le chemin d'accès(path), nom de la ressource(fichier):

protocole: //machine[:port]/chemin/nom

https://ff.tu-sofia.bg/JavaAv/network/Reseau.html

Description

Contient des méthodes pou créer et ouvrir des pages Web. Ne possède pas des variables.

Constructeurs

On peut construire un objet 

• à partir de protocole, host  et path
• à partir d'une chaîne de caractères (adresse URL) 
• ou à partir d'un autre objet URL:

URL u1 = new URL("https", "ff.tu-sofia.bg", "/futurs-etudiants/");

URL u2 = new URL("https://ff.tu-sofia.bg/");

URL u3 = new URL(u2, "Java/Network.htm");  // https://ff.tu-sofia.bg/Java/Network.html

Tous les constructeurs peuvent lever une MalformedURLException.

Les different types des objets URL sont utilisés avec des differents protocoles, le plus souvent avec http, https et ftp . Les URL pour ces protocoles sont utilisés pour localiser des differents fichiers, comme pages Web , images, fichiers multimedia, fichiers texte et les programmes téléchargeables. On peut les utiliser aussi bien pour les programmes executables, comme les scripts CGI.
 

Exemple 

On peut lier des classe I/O à un URL

Exemple:  copier in fichier binaire d'un URL

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Test1 {
	  public static void main(String arg[]) {
	      int abyte;
	      try{
	        URL url = new URL("https://ff.tu-sofia.bg/sites/default/files/images/blogs/FF_Poster.jpg");
	        InputStream fi= url.openStream();
	        FileOutputStream fo= new FileOutputStream("picture.jpg");
	        System.out.println("srarting ...");
	        while((abyte= fi.read())!=-1)fo.write(abyte);
	        fi.close();
	        fo.close();
	        System.out.println("created");

	     }catch(MalformedURLException me) {
	         System.out.println("MalformedURLException: "+ me);
	     }catch (IOException ioe){
	          System.out.println("IOException: "+ ioe);
	     }

	}
}

Avec un tampon:

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Test2 {
	  public static void main(String arg[]) throws MalformedURLException, IOException{
	      byte buf[]=new byte[1024];
	      int len;
	     
	        URL url = new URL("https://ff.tu-sofia.bg/sites/default/files/images/blogs/FF_Poster.jpg");
	        InputStream fi= url.openStream();
	        FileOutputStream fo= new FileOutputStream("picture1.jpg");
	        System.out.println("srarting ...");
	        while((len= fi.read(buf))!=-1)fo.write(buf,0,len);
	        fi.close();
	        fo.close();
	        System.out.println("created");
	}
}

Exemple - affichage de code source d'une page URL 

La classe URLConnection

Cette classe offre un meilleur contrôle sur le téléchargement d'information référencée par un URL

Construction - à deux pas 1) construire un URL  2)utiliser la fonction openConnection()

URL refg = new URL("https://ff.tu-sofia.bg");

URLConnection refg_c = refg.openConnection();

Avantages:

La classe dispose de méthodes permettant de connaître pour un contenu:
son type: getContentType()
son en-tête: getHeaderField() 

et d'autre information:

getContentEncoding()
getContentLength()
getDate()
getExpiration()
getLastModifed()

La classe permet d'écrire vers un URL pour fournir au serveur des données(cgi script)

Pour se faire il faut obtenir de la connexion un flot de sortie (OutputStream) (en utilisant getOutputStream() ) et donner la valeur true à la variable interne DoOutput (en utilisant setDoOutput(true)).

Exemple

Serveurs et clients

Sockets et ports

socket - software abstraction pour représenter les deux "terminaux" de la connexion entre les deux machines.
    ServerSocket - lie l'application serveur au port correspondant, écoute le réseau
    Socket - utilisé par l'application client pour se connecter et "causer". Utilisé par l'application serveur pour "causer" une fois la connexion établie.

procédure serveur:

• création d'un ServerSocket - pour réserver un port et écouter le réseau;
• après la réception d'un appelle de coté d'un client création d'un Socket;
• création d'un InputStream et OutputStream (ou bien, avec des convertisseurs correspondants, Reader et Writer) ;
• effectuer la lecteur de InputStream(Reader) et écriture dans OutputStream(Writer).
• fermeture du Socket créé.

• création d'un InetAddress (la machine serveur doit être sur le réseau)
• création d'un Socket (l'application serveur doit être liée au port)
• création d'un InputStream et OutputStream (ou bien, avec des convertisseurs correspondants, Reader et Writer) ;
• effectuer la lecteur de InputStream(Reader) et écriture dans OutputStream(Writer);
• fermeture du Socket créé.

Exemple 1:  Client qui envoie un message SMTP

Extrait de rfc SMTP

++++++++++++++++
 3.5.  OPENING AND CLOSING

      At the time the transmission channel is opened there is an
      exchange to ensure that the hosts are communicating with the hosts
      they think they are.

      The following two commands are used in transmission channel
      opening and closing:

         HELO <SP> <domain> <CRLF>

         QUIT <CRLF>

      In the HELO command the host sending the command identifies
      itself; the command may be interpreted as saying "Hello, I am
      <domain>".

+++++++++++++++++++++++++++++++++

=====================

                   Example of the SMTP Procedure

         This SMTP example shows mail sent by Smith at host Alpha.ARPA,
         to Jones, Green, and Brown at host Beta.ARPA.  Here we assume
         that host Alpha contacts host Beta directly.

            S: MAIL FROM:<Smith@Alpha.ARPA>
            R: 250 OK

            S: RCPT TO:<Jones@Beta.ARPA>
            R: 250 OK

            S: RCPT TO:<Green@Beta.ARPA>
            R: 550 No such user here

            S: RCPT TO:<Brown@Beta.ARPA>
            R: 250 OK

            S: DATA
            R: 354 Start mail input; end with <CRLF>.<CRLF>
            S: Blah blah blah...
            S: ...etc. etc. etc.
            S: <CRLF>.<CRLF>
            R: 250 OK

         The mail has now been accepted for Jones and Brown.  Green did
         not have a mailbox at host Beta.
======================================================
voir  RFC 821 - SMTP

                               Example 1

import java.net.*;

import java.net.*;
import java.io.*;

public class MailSend{
	private static String messageSys[]= new String[4],
	               messageData[]=new String[5],hostName=null,
                       domain=".domain";
	private static InetAddress mServer= null;
	public static void init(){
		int j=0;
		try{
			mServer=InetAddress.getByName("myMailServer.bg");
			hostName= InetAddress.getLocalHost().getHostName();
		}catch(Exception e){System.out.println("Exception"+e);}
		
		messageSys[0]="HELO "+hostName+domain+"\r\n";
		messageSys[1]="MAIL FROM: <myName@myDomain.bg>\r\n";
		messageSys[2]="RCPT TO: ";
		messageSys[3]="DATA\r\n";
		messageData[0]="From: myName@myDomain.bg"+"\r\n";
		messageData[1]="To:";
		messageData[2]="Subject: ";
		messageData[3]= "";
		messageData[4]=".\r\n";

	}
	public static void putData(String arg[]){
		messageSys[2]+=arg[0]+"\r\n";
		messageData[1]+=arg[0]+"\r\n";
		messageData[2]+= arg[1]+"\r\n";
		messageData[3]= arg[2]+"\r\n";
		
	}
	public static void send (){
		try{
		    Socket s=null;
				
			s = new Socket(mServer,25);
			BufferedReader in = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(s.getInputStream()));
			PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream());
			System.out.println(in.readLine());
			for(int i=0; i<messageSys.length;i++){
				out.print(messageSys[i]);
				System.out.println(messageSys[i]);
				out.flush();
				System.out.println(in.readLine());
			}
			for(int i=0;i<messageData.length;i++){
				out.print(messageData[i]);
				System.out.println(messageData[i]);
				out.flush();
			}
			System.out.println(in.readLine());

			out.print("QUIT\r\n");
			System.out.println("QUIT\r\n");
			out.flush();
			System.out.println(in.readLine());

			s.close();
		}
		 catch(Exception e) {System.out.println(e); }
	} 
}

et l'interface utilisateur du programme:

import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

class Gui{
	TextArea ta;
	TextField sb,to;
	Label ls,lt;
	Button send;
	Panel p= new Panel();
	Gui(Frame f){
		ta = new TextArea(10,20);
		send = new Button("send");
		to = new TextField("",20);
		lt= new Label("To:");
		sb = new TextField("",20);
		ls = new Label("Subject:");
		send.addActionListener(new S());
		p.add(lt);
		p.add(to);
		p.add(ls);
		p.add(sb);
		f.add(p,BorderLayout.NORTH);
		f.add(ta, BorderLayout.CENTER);
		f.add(send, BorderLayout.SOUTH);
		MailSend.init();
	}
	class S implements ActionListener{
		public void actionPerformed(ActionEvent e) {
			String message[]= {to.getText(),sb.getText(),ta.getText()};
			MailSend.putData(message);
			MailSend.send();
		}
	}
	static class WL extends WindowAdapter { 
	    public void windowClosing(WindowEvent e) { 
	    	System.exit(0); 
	    } 
	} 


	public static void main(String args[]){
		Frame frame =new Frame("Mail Sender");
		Gui gui = new Gui(frame);
		frame.setSize(500,300);
		frame.addWindowListener(new WL()); 
		frame.setVisible(true);
	}
}

Exercice: Introduisez dans l'interface les annonces pour les problèmes possibles.

Exemple 2: Un simple serveur et client:

public class FirstServer {
  // Choose a port outside of the range 1-1024:
  public static final int PORT = 8080;
  public static void main(String[] args)
      throws IOException {
    ServerSocket s = new ServerSocket(PORT);
    System.out.println("Started: " + s);
    try {
      // Blocks until a connection occurs:
      Socket socket = s.accept();
      try {
        System.out.println(
          "Connection accepted: "+ socket);
        BufferedReader in =
          new BufferedReader(
            new InputStreamReader(
              socket.getInputStream()));
        // Output is automatically flushed
        // by PrintWriter:
        PrintWriter out =
          new PrintWriter(
            new BufferedWriter(
              new OutputStreamWriter(
                socket.getOutputStream())),true);
        while (true) {
          String str = in.readLine();
          if (str.equals("END")) break;
          System.out.println("Echoing: " + str);
          out.println(str);
        }
      // Always close the two sockets...
      } finally {
        System.out.println("closing...");
        socket.close();
      }
    } finally {
      s.close();
    }
  }
}

// Very simple client that just sends
// lines to the server and reads lines
// that the server sends.
import java.net.*;
import java.io.*;

public class FirstClient {
  public static void main(String[] args)throws IOException {
    // Passing null to getByName() produces the
    // special "Local Loopback" IP address, for
    // testing on one machine w/o a network:
    // Alternatively, you can use
    // the address or name:
    // InetAddress addr = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
    // InetAddress addr = InetAddress.getByName("localhost");

    String serveur = null;
    InetAddress addr =  InetAddress.getByName(serveur);
    System.out.println("addr = " + addr);
    Socket socket = new Socket(addr, FirstServer.PORT);
    // Guard everything in a try-finally to make
    // sure that the socket is closed:
    try {
      System.out.println("socket = " + socket);
      BufferedReader in =
        new BufferedReader(
          new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
      BufferedReader sin =  new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));
      // Output is automatically flushed
      // by PrintWriter:
      PrintWriter out =
        new PrintWriter(
          new BufferedWriter(
            new OutputStreamWriter(
              socket.getOutputStream())),true);
      for(int i = 0; i <10 ; i ++) {
        System.out.println("input a line [empty for finish] " + i + ":");
        String s = sin.readLine();
         if(s.length()==0) break;
         out.println(s + "   :" +i);
         String str = in.readLine();
         System.out.println(str);
      }
      out.println("END");
    }
    finally {
      System.out.println("closing...");
      socket.close();
    }
  }
}

Servir plusieurs clients

//: MultiClientServer.java
// A server that uses multithreading to handle
// any number of clients.
import java.io.*;
import java.net.*;

class ServeOneClient extends Thread {
    private Socket socket;
    private BufferedReader in;
    private PrintWriter out;
    public ServeOneClient(Socket s)  throws IOException {
        socket = s;
        in = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(
                  socket.getInputStream()));
    // Enable auto-flush:
        out = new PrintWriter( new BufferedWriter(
                                                   new OutputStreamWriter(
                                                     socket.getOutputStream()
                                                   )
                                              ),
                  true);
    // If any of the above calls throw an
    // exception, the caller is responsible for
    // closing the socket. Otherwise the thread
    // will close it.
        start();    // Calls run()
  }
  public void run() {
    try {
        while (true) {
             String str = in.readLine();
             if (str.equals("END")) break;
            System.out.println("Echoing: " + str);
            out.println(str);
        }
        System.out.println("closing...");
    } catch (IOException e) {  }
   finally {
      try {
        socket.close();
      } catch(IOException e) {}
    }
  }
}

public class MultiClientServer {
  static final int PORT = 8080;
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    ServerSocket s = new ServerSocket(PORT);
    System.out.println("Server Started");
    try {
      while(true) {
        // Blocks until a connection occurs:
        Socket socket = s.accept();
        try {
          new ServeOneClient(socket);
        } catch(IOException e) {
          // If it fails, close the socket,
          // otherwise the thread will close it:
          socket.close();
        }
      }
    } finally {
      s.close();
    }
  }
}

Clients portent noms:

// Client with name
import java.net.*;
import java.io.*;

public class ClientWithName {
   public static void main(String[] args)throws IOException {
   // Passing null to getByName() produces the
    // special "Local Loopback" IP address, for
    // testing on one machine w/o a network:
    // Alternatively, you can use
    // the address or name:
    // InetAddress addr = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
    // InetAddress addr = InetAddress.getByName("localhost");

        String serveur = null;
    InetAddress addr = InetAddress.getByName(serveur);
    System.out.println("addr = " + addr);
    Socket socket = new Socket(addr, FirstServer.PORT);
    // Guard everything in a try-finally to make
    // sure that the socket is closed:
        try {
            System.out.println("socket = " + socket);
             BufferedReader sin = new BufferedReader(
                      new InputStreamReader(System.in));
            BufferedReader in =  new BufferedReader(
                  new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            // Output is automatically flushed
            // by PrintWriter:
            PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(
                      new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);
            System.out.print("Your name: ");
            String name = sin.readLine();
            for(int i = 0; i <10 ; i ++) {
                System.out.println("input a line [empty for finish] :");
                String s = sin.readLine();
                if(s.length()==0) break;
                out.println(name+":"+s);
               String str = in.readLine();
               System.out.println(str);
           }
           out.println("END");
        } finally {
                System.out.println("closing...");
                socket.close();
        }
   }