TEMA 3. Programaci

1
TEMA 3.Programación en red

1. Introducción
2. Dirección IP. Clase InetAddress
3. Conexión mediante URL.
4. Conexión mediante TCP/IP
5. Conexión mediante UDP/IP
6. Acceso a Bases de Datos

2
Bibliografía

• Bobadilla, J. y otros. Comunicaciones y Bases de
  Datos en Java. Capítulo 2.
• M.L.Liu. Computación Distribuida. Ed. Pearson.
  Capítulos 1,2,3 y 4.

3

1 . Introducción
Diferentes formas de Computación

• Computación monolítica. Un único ordenador,
  pueden acceder al sistema múltiples usuarios.
• Computación distribuida. Implica el uso de
  múltiples ordenadores conectados a la red.
• Computación paralela. Implica el uso de varios
  procesadores simultáneos.
• Computación cooperativa. En este tipo de
  proyectos se divide la computación a gran escala
  entre las máquinas de internet. Ej. Búsqueda de
  inteligencia extraterrestre.

4

1 . Introducción
Internet

• Internet es una red de redes, miles de redes
  basadas en tecnologías heterogéneas se enlazan en
  la Internet ofreciendo un conjunto homogéneo de
  servicios.
• En Internet se encuentran ordenadores muy
  diversos con sistemas operativos diferentes.
• Los protocolos de la familia TCP/IP son los que
  hacen posible que todos estos sistemas compartan
  información entre sí.

5

1 . Introducción
Internet

• La familia de protocolos TCP/IP abarca los siete
  niveles OSI (Open System Interconnect).

6

1 . Introducción
Internet

• Cobertura internacional
• Protocolo a nivel de transporte es el TCP, UDP y
  RTSP (real time streaming protocol).
• Gran difusión
• Importancia social
• Facilidad de acceso (telefónica)

7

1 . Introducción
Redes locales

• Las redes locales permiten compartir recursos
  como impresoras, modem o disco de almacenamiento
  entre los ordenadores conectados a al red
  (Ethernet, token Ring, SNA, DECNET).
• La tecnología de red local es el primer eslabón
  en la cadena de Internet

8

1 . Introducción
Protocolo Internet (IP)

• El protocolo IP es el elemento que permite
  integrar distintas redes entre si (distintas
  redes FDDI, RDSI, X.25, lineas dedicadas, token
  ring, ethernet, lineas telefónicas,...)
• Cada máquina de Internet tiene una dirección IP
  única. Una dirección IP es un número de 32 bits
  que normalmente se escribe como cuatro enteros
  entre 0 y 255 separados por puntos
  (192.112.36.5).
• La dirección IP permite el encaminamiento de la
  información a través de la Internet.

9

1 . Introducción
Estrategia de Internet

• En la terminología de comunicaciones el protocolo
  IP define una red de conmutación de paquetes.
• La información se fragmenta en pequeños trozos o
  paquetes (alrededor de 1500 caracteres) que se
  envían independientemente por la red.
• Cada paquete es enviado con la dirección del
  ordenador donde ha de ser entregado y, de forma
  similar a como funciona un sistema postal, cada
  paquete viaja independientemente de los demás por
  la red hasta alcanzar su destino.

10

1 . Introducción
Estrategia de Internet

• Dentro de una red local, el encaminamiento de la
  información es simple. En Ethernet por ejemplo
  todos los ordenadores 'escuchan' la red para
  detectar los paquetes que se le dirigen a ellos.
• Los routers (antes llamados gateway) son los
  elementos encargados del encaminamiento de los
  mensajes IP. Los routers conocen las máquinas
  conectadas a la red y toman la decisión de como
  encaminar los paquetes de datos a través de unos
  enlaces u otros.

11

1 . Introducción
Estrategia de Internet

• Cada router sólo necesita saber que conexiones
  están disponibles y cual es el mejor "próximo
  salto" para conseguir que un paquete este mas
  cerca de su destino (El paquete va "saltando" de
  router a router hasta llegar a su destino).
• Las máquinas de Internet, fuera del entorno de la
  red local, utilizan un router para encaminar los
  paquetes.

12

1 . Introducción
Esquema

13

1 . Introducción
Protocolo de transporte

• Protocolo a nivel de transporte es el TCP y UDP.
• TCP, supone comunicación orientada a conexión.
  Ejemplo la llamada telefónica
• UDP, supone comunicación sin conexión. Ejemplo
  correo postal.

14

1 . Introducción
WWW

• El servicio de mayor crecimiento en la red es
  WWW, en el que se distinguen dos tipos de
  ordenadores cliente y servidor.
• Http, es el protocolo de transferencia de
  hipertexto, permite que navegador (cliente) y
  servidor puedan hablar entre si mediante un
  alfabeto.
• El protocolo es muy sencillo
• Petición Método solicitado, Cabecera de
  petición, Datos solicitados
• Respuesta Código de estado, Cabecera de
  respuesta, Datos de respuesta

15

1 . Introducción
Programación en red

• La programación en red ha sido siempre
  dificultosa, el programador debía conocer muchos
  detalles sobre la red y algunas veces sobre el
  propio hardware.
• La idea es sencilla, se trata de obtener
  información desde otra máquina o enviar
  información hacia otra máquina, en cierta manera
  es parecido a leer y escribir archivos.
• En Java es muy fácil realizar programas en red.
  La mayoría de los detalles han sido escondidos y
  son tratados de forma transparente por parte de
  la JVM.

16

1 . Introducción
Programación en red

• Algunas de las capacidades de Java para construir
  programas que trabajen con la red son
• Direcciones de Internet (java.net)
• Conexión mediante URLs (java.net)
• Conexión mediante TCP/IP y UDP/IP (java.net)
• Proporcionar servicios vía WWW (servlets y JSP)
• Conexión a bases de datos JDBC (java.sql)
• Acceso a métodos remotos RMI de objetos (java.rmi)

17

2 . Dirección IP
Direcciones de Internet

• La forma que se identifican las máquinas en la
  red es a través de la dirección IP (Internet
  Protocol) o bien a través de un nombre de máquina
  y usando el mecanismo de resolución de nombres
  (DNS) para obtener la dirección IP.
• En Java se encuentra la clase InetAddress que
  representa una dirección de internet.

18

2 . Dirección IP

• IP

• Representa las direcciones única de cada máquina
  en Internet. Se representan a través de un cuatro
  números de 8 bits, por ejemplo 123.255.28.120.
  Internamente se representa como un número de 32
  bits.
• Debido a que las direcciones IP son difíciles de
  recordar, existe un mecanismo de direcciones
  simbólicas que asignan un nombre a cada máquina.

19

2 . Dirección IP

• IP

• Ya que se van a usar ambos tipos de direcciones
  para designar a una máquina se hace necesario que
  haya un mecanismo para pasar de uno al otro lado
  y viceversa.
• El DNS (Domain Name System) consiste,
  básicamente, en una base de datos distribuida de
  forma jerárquica por toda la Internet que es
  consultada por el usuario para llevar a cabo la
  traducción entre los nombres y las direcciones
  numéricas.

20

2 . Dirección IP

• La clase InetAddress

• Esta clase no tiene constructores visibles,
  podemos obtener objetos de esta clase de la
  siguiente forma
• InetAddress dir InetAddress.getLocalHost()
• InetAddress dir InetAddress.getByName(String
  g)
• InetAddress dir InetAddress.
  getByAddress(byte addr)
• La creación de un objeto InetAddress puede
  generar una excepción de tipo UnknownHostException
  , si no existe dicha dirección Internet

21

2 . Dirección IP

• La clase InetAddress

• import java.net.
• public class Obtener_IP
• public static void main(String args)throws
  Exception
• if(args.length ! 1)
• System.err.println("Escribe el nombre de la
  máquina")
• System.exit(1)
• InetAddress a InetAddress.getByName(args0)
  
• System.out.println(a)

22

3 . Conexión mediante URL

• URL

• Un URL es la dirección de un elemento o recurso
  en la WWW
• protocolo//direcciónpuerto/ruta
• Donde
• Protocolo es el lenguaje mediante el que se
  comunican, los más habituales son
• ftp - Protocolo de Transferencia de Ficheros
• http - Protocolo de Transferencia de HiperTexto
• mailto - Dirección de Correo Electrónico
• news - Noticias USENET
• Dirección es una dirección de internet
• Puerto es un puerto, normalmente el servicio web
  esta en el 80
• Ruta es una ruta en la máquina del servidor

23

3 . Conexión mediante URL

• La clase URL

• La clase URL permite la descarga de los datos a
  los que se refiere un URL de Internet y, además,
  consigue cierta interacción con ese recurso.
• La clase URL está orientada al tratamiento del
  protocolo HTTP de la web.
• Java permite crear un URL a partir de una cadena
  y, luego, poder establecer una URLConnection con
  el URL
• URL (String)
• URL (URL, nombre_fich_relativo)
• URL (esquema,anfitrión, nombref)
• URL (esquema,anfitrión, p,nombref)
• En caso de utilizar una sintaxis incorrecta se
  lanza la excepción MalformedURLException

24

3 . Conexión mediante URL

• La clase URL

• Ejemplo
• URL infonew URL(http//www.dsic.upv.es)
• URL frame new URL(info,frames.html)
• Dado un objeto URL, las partes que lo constituyen
  pueden recuperarse con
• getProtocol()
• getHost()
• getPort()
• getFile()

25

3 . Conexión mediante URL

• Lectura desde un URL

• URL urlobj new URL(...)
• InputStream in urlobj.openStream()
• // lectura del canal haciendo
• // uso de un filtro
• BufferedReader cnew BufferedReader(new
  InputStreamReader(in))
• String lineac.readLine()

26

3 . Conexión mediante URL

• Ejemplo

• public class ReadUrl
• public static void readOut( String url,
  OutputStream out)
• try
• URL urlobj new URL(url)
• InputStream in urlobj.openStream()
• int c
• While ((cin.read())gt-1)
• out.write(c)
• in.close()
• catch(MalformedURLExection e)
• catch(IOExection e)

27

3 . Conexión mediante URL

• Comunicación con un URL

• En general se debe enviar primero información de
  consulta antes de recuperar los datos de la URL.
  Los pasos son los siguientes
• Establecer un objeto URLConnection, a partir de
  la URL.
• Establecer los parámetros de la conexión deseada
• Conectarse con el URL destino
• Escribir los datos de consulta de la conexión
• Leer la respuesta.

28

3 . Conexión mediante URL

• La clase URLConnection

• El método openConnection crea y devuelve un
  objeto URLConnection para lectura y escritura o
  ambas.
• URLConnection connection urlobj.openConnection()
  
• Activar la escritura
• connection.setdoOutput(true)
• connection.connect()
• Ahora se puede escribir al URL, utilizando
  OutputStream de la conexión o leer con
  InputSream.
• //escritura
• OutputStream out connection.getOutputStream()
• // lectura
• InputStream in connection.getInputStream()

29

3 . Conexión mediante URL

• La clase URLConnection

• En una conexión de url también se puede leer el
  encabezado del mensaje enviado por el servidor
  (http).
• getContentEncoding
• getContentLength
• getDate
• getLastModifed
• -...
• Al escribir en una conexión URLConnection se
  envián datos a un servidor mediante una consulta
  Post. Una consulta Post incluye
• Un URL que especifica un programa cgi.
• Encabezados Content-Type y Content-Length
• Un cuerpo del mensaje
• Nos debemos preocupar solo del cuerpo del
  mensaje.(convención form de html). Clase
  URLEncoder y URLDecoder (UTF-8).

30

3 . Conexión mediante URL

• La clase URLConnection

• Ejemplo. El siguiente código se conecta al
  recurso
• import java.io.
• import java.net.
• public class ReverseTest
• public static void main(String args)
• try
• if (args.length ! 1)
• System.err.println("Usage java
  ReverseTest string_to_reverse")
• System.exit(1)
• String stringToReverse
  URLEncoder.encode(args0)
• URL url new URL("http//java.sun.com
  /cgi-bin/backwards")
• URLConnection connection
  url.openConnection()
• connection.setDoOutput(true)

31

3 . Conexión mediante URL

• La clase URLConnection

• PrintWriter writer new
  PrintWriter(connection.getOutputStream())
• writer.println("string"
  stringToReverse)
• writer.close()
• BufferedReader reader new
  BufferedReader(
• new InputStreamReader(connection.getInputStream
  ()))
• String inputLine
• while ((inputLine
  reader.readLine()) ! null)
• System.out.println(inputLine)
• reader.close()
• catch (MalformedURLException me)
• System.err.println("MalformedURLExcept
  ion " me)
• catch (IOException ioe)
• System.err.println("IOException "
  ioe)

32

4 . Conexión mediante TCP/IP

• Protocolo de control de la transmisión (TCP)

• En su tránsito por distintas redes y equipos
  encaminadores, puede ocurrir que haya paquetes IP
  que se pierdan, lleguen duplicados o con errores
  en la información que contienen.
• El protocolo TCP se encarga de subsanar estas
  posibles deficiencias para conseguir un servicio
  de transporte de información fiable. TCP
  fragmenta la información a transmitir, de la
  misma forma que lo hace el protocolo IP.
• TCP numera cada uno de estos paquetes de manera
  que el receptor de la información pueda
  ordenarlos al recibirlos. Para pasar esta
  información a través de la red, TCP utiliza un
  sobre identificado con el número de secuencia de
  cada paquete.
• Los paquetes TCP se envían a su destino,
  independientemente unos de otros, utilizando el
  protocolo IP.

33

4 . Conexión mediante TCP/IP

• Protocolo de control de la transmisión (TCP)

• En la parte receptora, el TCP recoge el paquete,
  extrae los datos, y los pone en el orden
  correcto. Si algunos sobres desaparecen, el
  receptor le pide al transmisor que retransmita
  los paquetes de nuevo. Cuando toda la información
  recogida esta en su orden, se pasan los datos a
  la capa de aplicaciones.
• Esto es una visión ideal del TCP. En la práctica
  los paquetes no solamente se pueden perder, sino
  que pueden sufrir cambios en su transito por la
  red. TCP resuelve este problema colocando en el
  paquete que se envía lo que se denomina el
  "checksum".
• Cuando el paquete llega a su destino, el receptor
  TCP calcula que checksum debe ser y lo compara
  con el que se ha enviado. Si no son los mismos el
  TCP receptor entiende que ha habido un error en
  la transmisión y le pide al transmisor que
  reenvíe.
• De esta forma el TCP ofrece un servicio fiable de
  transmisión de información. Todas las
  aplicaciones de la Internet utilizan los
  servicios de transporte TCP para el intercambio
  de información, de forma que pueden ignorar los
  problemas de envío de información a través de la
  red, o al menos muchos de ellos.

34

4 . Conexión mediante TCP/IP

• Protocolo de datagramas de usuario (UDP)

• Establecer una conexión TCP requiere gran
  cantidad de información en las cabeceras de los
  paquetes y en consecuencia retrasos en la
  transmisión.
• Si se quiere enviar un paquete y no se requiere
  una particular precaución en el reparto del mismo
  entonces se pude usar otro protocolo que sea mas
  simple que el TCP.
• En este caso se usa el "protocolo de datagramas
  del usuario (UDP) que se utiliza en vez del TCP
  en algunas aplicaciones.
• UDP es mas simple que el TCP porque no se
  preocupa de mensajes que se pierdan, mantener el
  orden en los paquetes que se envían, etc... UDP
  se usa para programas que sólo envían mensajes
  cortos, y pueden reenviar el mensaje si una
  respuesta no se produce en período corto de
  tiempo.
• El UDP también se utiliza en el entorno de la red
  local donde la tasa de errores de transmisión es
  muy pequeña, y no es necesario el sofisticado
  control de errores del protocolo TCP.

35

4 . Conexión mediante TCP/IP
Sockets (conectores)

• TCP proporciona un canal de comunicación fiable
  punto a punto, se usa para aplicaciones
  cliente-servidor.
• Las clases Socket y ServerSocket del paquete
  java.net proporcionan un canal de comunicación
  independiente del sistema utilizando TCP.
• Un socket es un punto final en un enlace de
  comunicación de dos vías entre dos programas que
  se ejecutan en la red. Las clases Socket son
  utilizadas para representar conexiones entre un
  programa cliente y otro programa servidor.
• El paquete java.net proporciona dos clases --
  Socket y ServerSocket -- que implementan los
  lados del cliente y del servidor de una conexión,
  respectivamente.

36

4 . Conexión mediante TCP/IP
Creación de conexiones

• En primer lugar, se crea un socket en el servidor
  de manera que los clientes puedan establecer un
  flujo con él.
• El servidor se queda esperando al cliente (método
  accept)
• El cliente ya puede crear un socket y establecer
  un flujo con el servidor a través de él
  utilizando el flujo creado, cliente y servidor
  pueden utilizar métodos de lectura y escritura
  para recibir y enviar datos
• Para crear un socket Java, necesitamos una
  dirección Internet válida y un número válido de
  puerto
• Un servidor es un programa Java que proporciona
  un socket en el puerto en cuestión

37

4 . Conexión mediante TCP/IP
Establecimiento de comunicaciones
Programa cliente
Programa servidor
2.-accept
1.-instanciación
3.-instanciación
ServerSocket
Puerto destino
Socket
4.-Conexión TCP
5.-return del accept
Socket
Puerto
6.-Comunicación
38

4 . Conexión mediante TCP/IP
Creación de conexiones

• Creación de socket servidor
• ServerSocket oyente new ServerSocket(puerto)
• Espera del servidor
• Socket ss oyente.accept()
• Creación de socket cliente
• Socket sc new Socket
• (InetAddress maquina_servidora, int puerto)
• Flujos para sockets
• DataInputStream nombreFlujoEntrada new
• DataInputStream (sc.getInputStream())
• DataOutputStream nombreFlujoSalida new
• DataOutputStream (ss.getOutputStream())
• Operaciones de lectura/escritura sobre
• nombreFlujoEntrada y nombreFlujoSalida

39

4 . Conexión mediante TCP/IP
Ejemplo. Cliente hola mundo.

• import java.net.Socket
• import java.io.
• import java.net.UnknownHostException
• public class TCPClienteHolaMundo
• public static void main(String args)
• OutputStream FlujoDeSalida
• InputStream FlujoDeEntrada
• try
• Socket SocketCliente new
  Socket("localhost", 8000)
• FlujoDeSalida SocketCliente.getOutputStr
  eam()
• OutputStreamWriter CanalS new
  OutputStreamWriter(FlujoDeSalida)
• PrintWriter CanalSalida new
  PrintWriter(CanalS,true)

40

4 . Conexión mediante TCP/IP
Ejemplo. Cliente hola mundo.

• System.out.println("enviando texto")
• CanalSalida.println("Hola Mundo")
• FlujoDeEntrada SocketCliente.getInputStre
  am()
• InputStreamReader CanalE new
  InputStreamReader(FlujoDeEntrada)
• BufferedReader CanalEntrada new
  BufferedReader(CanalE)
• String inputLine
• System.out.println("esperando
  respuesta")
• inputLine CanalEntrada.readLine()
• System.out.println(inputLine)

41

4 . Conexión mediante TCP/IP
Ejemplo. Cliente hola mundo.

• CanalSalida.close()
• CanalEntrada.close()
• SocketCliente.close()
• catch (UnknownHostException e)
• System.out.println("Referencia a host
  no resuelta")
• catch (IOException e)
• System.out.println("Error en las
  comunicaciones"e)
• catch (SecurityException e)
• System.out.println("Comunicacion no
  permitida por razones de seguridad")

42

4 . Conexión mediante TCP/IP
Ejemplo. Servidor hola mundo.

• public class TCPServidorHolaMundo
• public static void main(String args)
• InputStream FlujoDeEntrada
• OutputStream FlujoDeSalida
• try
• ServerSocket SocketServidor new
  ServerSocket(8000)
• Socket ComunicaConCliente
  SocketServidor.accept()
• System.out.println("Comunicacion
  establecida")
• FlujoDeEntrada ComunicaConCliente.getInp
  utStream()
• InputStreamReader CanalE new
  InputStreamReader(FlujoDeEntrada)
• BufferedReader CanalEntrada new
  BufferedReader(CanalE)
• String inputLine
• inputLine CanalEntrada.readLine()

43

4 . Conexión mediante TCP/IP
Ejemplo. Servidor hola mundo.

• FlujoDeSalida
  ComunicaConCliente.getOutputStream()
• OutputStreamWriter CanalS new
  OutputStreamWriter(FlujoDeSalida)
• PrintWriter CanalSalida new
  PrintWriter(CanalS,true)
• System.out.println("Mandando respuesta")
• CanalSalida.println("hola mundo de
  nuevo")
• System.out.println("hola mundo de
  nuevo")
• CanalSalida.close()

44

4 . Conexión mediante TCP/IP
Ejemplo. Servidor hola mundo.

• CanalEntrada.close()
• ComunicaConCliente.close()
• SocketServidor.close()
• catch (IOException e)
• System.out.println("Error en las
  comunicaciones"e)
• System.exit(0)
• catch (SecurityException e)
• System.out.println("Comunicacion no
  permitida por razones de seguridad")
• System.exit(0)

45

5 . Conexión mediante UDP/IP
UDP (User Datagram Protocol)

• En la transmisión sin conexión con Datagramas, un
  mensaje se divide o puede dividirse en varios
  fragmentos que pueden llegar en orden, en
  desorden, o no llegar.
• Este protocolo proporciona comunicaciones no
  fiables, no esta orientado a conexión y por lo
  tanto Java no asocia los Streams a los
  datagramas.

46

5 . Conexión mediante UDP/IP
UDP (User Datagram Protocol)

• Puesto que en la cabecera de un paquete se
  incluye el protocolo utilizado, los programas
  asociados a cada protocolo se diferencian entre
  sí, y pueden utilizar el mismo rango de puertos.
  .
• En la cabecera de un paquete UDP se incluye un
  campo de redundancia para que en el destino se
  compruebe la integridad de los datos.

47

5 . Conexión mediante UDP/IP
UDP (User Datagram Protocol)

• Cuando a un programa le llega un Datagrama,
  necesita saber la dirección y el puerto del
  programa origen para saber dónde debe contestar.
• Cada mensaje UDP puede albergar hasta 508 bytes.
• Java proporciona dos clases para el uso del
  protocolo
• DatagramSocket
• DatagramPacket

48

5 . Conexión mediante UDP/IP
Establecimiento de comunicaciones
Programa cliente
Programa servidor
2.-new DatagramPacket
4.-new DatagramPacket
5.-new DatagramSocket
1.-new DatagramSocket
DatagramSocket
6.-send
DatagramSocket
Puerto destino
3.-recive
49

5 . Conexión mediante UDP/IP
DatagramPacket

• La clase DatagramPacket se usa para crear los
  paquetes utilizados para enviar y/o recibir
  información
• En su construcción distinguimos entre la
  recepción y el envío de paquetes.
• Paquetes para recepción de datos
• DatagramPacket (byte buf, int longitud)
• Paquetes para envío de datos
• DatagramPacket (byte buf,int longitud,
  InetAddress dir,
• int puerto)

50

5 . Conexión mediante UDP/IP
DatagramPacket

• Métodos de acceso al estado interno de un
  DatagramPacket
• InetAddress getAddress()
• int getPort()
• byte getData()
• int getLength()

51

5 . Conexión mediante UDP/IP
DatagramSocket

• Sockets para enviar y recibir paquetes
• DatagramSocket() establece un socket (que le
  asigna el computador) por el que se enviarán
  paquetes a la red
• DatagramSocket(int numPuerto) recibe un argumento
  entero para establecer un puerto por el que se
  recibirán paquetes de la red
• Si no se logra establecer un DatagramSocket se
  lanzará una SocketException.

52

5 . Conexión mediante UDP/IP
DatagramSocket

• Métodos de la clase DatagramSocket
• void receive (DatagramPacket p) se bloquea hasta
  que llega un paquete y luego almacena el paquete
  en su argumento p.
• void send (DatagramPacket p) envía un paquete p
  por la red (Si ocurre algún error al enviar o
  recibir paquetes se lanza una IOException)