SK Zadanie 5

From Łukasz Graczykowski

(Difference between revisions)

Jump to: navigation, search

Revision as of 16:32, 25 November 2016

Zadania

Zadanie 1

Protokół UDP

UDP (User datagram protocol) jest protokołem transmisji danych, który ma następujące własności:

Jest bezstanowy (tj. do wysłania komunikatu nie trzeba nawiązywać połączenia)
Pakietowy (wysyłamy pakiety)
Nie zapewnia retransmisji danych
Opcjonalnie: zawiera sumę kontrolną
Umożliwia wysyłanie danych do wielu użytkowników

Zastosowania UDP

Wysyłanie danych do wielu użytkowników

Na przykład synchronizacja plików między wieloma serwerami w jednej sieci. Jeden z serwerów wysyła dane za pomocą pakietów broadcast (trafiają one do wszystkich systemów w sieci) przykładowe rozwiązanie (nie sprawdzałem!).

Usługi zero-konfiguracji

Do tej pory wszystkie usługi które pisaliśmy wymagały posiadania numeru IP serwera. Jest to całkiem uciążliwe w małych sieciach i sieciach ad-hoc.

Chcielimbyśmy by nasza sieć działała tak że po podłączeniu nasz system może wykryć wszystkie usługi widoczne w sieci.

Tego typu rozwiązania często implementuje się za pomocą UDP.

Przykładem może być usługa NetBIOS, będąca częścią systemu sieciowego systemu Microsoft Winows (zaimplementowanego w linuksie jako SAMBA).

Sieci peer-to-peer

Część sieci peer-to-peer korzysta z UDP zamiast z TCP ponieważ nie potrzebują obsługi błędów (same posiadają sumy kontrolne poszczególnych plików).

Wysyłanie wielu małych pakietów

Kiedy nasz system wysyla wiele krótkich wiadomości do wielu innych systemów, okazuje się że narzut na handshake TCP jest nie do dość wydajne.

Przykładowo protokół ustalania czasu (Network Time Protocol) korzysta z UDP do komunikacji z klientami.

Rozwiązania wymagające niskich opóźnień

W przypadku streamingu mediów (audio, video), czy oprogramowania gier sieciowych ważne jes to by opóźnienie przesłanych informacji było minimalne.

Broadcast

Broadcast jest w zasadzie funkcjonalnością protokołu IP, ale skoro nie można z niego skorzystać z poziomu TCP to mówimy o nim dopiero teraz.

Załóżmy że mamy podsieć o masce: 255.255.254.0 i adresie IP 194.29.174.123, to jeśli wyślemy pakiet na adres 194.29.175.255 (adres w którym wszystkie miejsa w których maska przyjmuje wartość 0 są zamienione na 1) wiadomość taka zostanie wysłana do wszystkich komputerów w danej podsieci.

Maska podsieci (zapisana binarnie):

11111111 11111111 11111110 00000000

Adres komputera (zapisany binarnie):

11000010 00011101 10101110 01111011

Adres Broadcast (zapisany binarnie):

11000010 00011101 10101111 11111111

Multicast

Przesyłanie informacji od wszystkich użytkowników danej podsieci ma wiele zastosowań, ale ma poważne ograniczenia - wiadomości broadcast generalnie są wycinane przez routery, i nie nadają się do komunikacji poza siecią lokalną.

Rozważmy przykładowo telewizję internetową: jeśli korzysta z wiadomości unicast (do jednego odbiorcy) ilość pakietów które wysyła rośnie liniowo z ilością odbiorców - mimo, że każdy odbiorca dostaje taki sam obraz (a w zasadzie: taką samą listę pakietów).

By rozwiązać takie problemy stworzono wiadomości multicast, działają one w następujący sposób:

Zdefiniowano podsieć 224.0.0.0/4 jako podsieć zawierającą adresy multicast, adresy z tego zakresu te są przydzielane przez organizację IANA. Adresy te jednak nie oznaczają żadnych hostów, ale grupy multicast. Poszczególne komputery mogą wyrazić zainteresowanie uczestniczeniem w danej grupie multicast, informację tą wysyłają do swojego najbliższego routera (który, jeśli to konieczne, przesyła ową informację dalej). Od tej chwili pakiety wysłane na dany adres multicast będą przesyłane również do komputera, który zarejestrował się w do danej grupy.

Komunikacja UDP w Javie

Unicast/Broadcast

Klasa konfiguracyjna

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class Config {
    public static final int PORT = 9000;
    public static final int BUFFER_SIZE = 1024;
    public static final InetAddress MULTICAST_ADDRESS;
    public static final int MULTICAST_PORT = 9000;
    static {
        try{
            MULTICAST_ADDRESS = InetAddress.getByName("239.255.42.99");
        }catch (UnknownHostException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

Serwer

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

public class UTPServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //Otwarcie gniazda z okreslonym portem
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(Config.PORT);

        byte[] byteResponse = "OK".getBytes("utf8");

        while (true){

            DatagramPacket reclievedPacket
                    = new DatagramPacket( new byte[Config.BUFFER_SIZE], Config.BUFFER_SIZE);

            datagramSocket.receive(reclievedPacket);

            int length = reclievedPacket.getLength();
            String message =
                    new String(reclievedPacket.getData(), 0, length, "utf8");

            // Port i host który wysłał nam zapytanie
            InetAddress address = reclievedPacket.getAddress();
            int port = reclievedPacket.getPort();

            System.out.println(message);
            Thread.sleep(1000); //To oczekiwanie nie jest potrzebne dla
            // obsługi gniazda

            DatagramPacket response
                    = new DatagramPacket(
                        byteResponse, byteResponse.length, address, port);

            datagramSocket.send(response);
        }
    }
}

Navigation