Das Dokument erläutert die Grundlagen der Netzwerkkommunikation über Sockets, einschließlich der verschiedenen Typen wie Stream-, Datagram- und Raw-Sockets sowie deren Protokolle. Es beschreibt, wie Clients und Server über Sockets Daten austauschen und bietet Einblicke in die Implementierung von Server- und Client-Programmen in Java. Zusätzlich werden Alternativen zur Socket-Programmierung wie Pipes und Shared Memory erwähnt.

1. Vortrag in Netztechnik I
Andreas Roth

3. 
Ein Software-Modul, das den Austausch
von Daten zwischen Applikationen und
Rechnern in einem Netzwerk ermöglicht.

Austausch von Daten zwischen Prozessen auf

Austausch von Daten zwischen Prozessen auf
verschiedenen Rechnern.
demselben Rechner
(Interprozesskommunikation).
3

4. 


Endepunkte einer
Netzwerkverbindung verstanden werden.
Sockets können als
Die Kommunikation über Sockets ist
bidirektional (es können also sowohl Daten
empfangen als auch gesendet werden).
Sockets bilden eine plattformunabhängige,
standardisierte Schnittstelle (Implementierung
des Netzwerkprotokoll
Applikation).
4

5. 5

6. 
Winsocks (Windows Socket Library):

BSD-Sockets (Berkeley Sockets):

Unix Domain Sockets:
Socket API für die Windows-Systeme.
Socket API für Unix und unixartige Systeme .
Socket API für Interprozesskommunikation.
6

7. 
Stream Sockets:
◦ Kommunikation über Zeichen-Datenstrom.
◦ Verwendung von TCP-Protokoll.

Datagram Sockets:
◦ Kommunikation über einzelne Nachrichten/Pakete.
◦ Verwendung von UDP-Protokoll.

Raw Sockets:
◦ Spezielle Sockets, welche die Erstellung von eigenen
TCP- und UDP-Header zulassen.
7

8. 
Stream Sockets:
◦ Zuverlässige, verbindungsorientierte
Kommunikation (Datenübertragung, Remote).

Datagram Sockets:
◦ Verbindungslose Kommunikation (Elektronische
„Wurfsendungen“).

Raw Sockets:
◦ Netzwerknahe Applikationen wie Router.
8

10. Client
verbindet
sich gegen
den Server
Server und Client
senden/empfangen
Daten Streams
Server
„hört“
auf Host
und Port
Server und Client
implementieren ein
Protocol.
10

11. 
Prinzip: Open-Read-Write-Close

Clientseitig:
◦
◦
◦
◦
◦
Client Socket erstellen.
Client Socket an Server-Adresse binden.
Senden/ Empfangen von Daten.
Socket des Clients herunterfahren.
Verbindung trennen/ Socket schließen.
11

12. 
Serverseitig:
◦
◦
◦
◦
◦
◦
Server Socket erstellen.
Server Socket an einen Port binden.
Auf Anfragen von Clients warten.
Anfrage akzeptieren/ Socket-Paar erstellen.
Bearbeiten der Anfragen des Clients.
Socket des Clients schließen.
12

14. import
import
import
import
java.net.ServerSocket;
java.net.Socket;
java.io.DataInputStream;
java.io.DataOutputStream;
public class MeinServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Server Socket wird erstellt und an einen Port gebunden
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
14

15. // Auf (mehrfache) Anfragen von Clients warten...
while (true) {
// Anfrage akzeptieren/zulassen und NEUES Socket-Paar erstellen
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
DataOutputStream outputStream = new DataOutputStream
(clientSocket.getOutputStream());
DataInputStream inputStream
= new DataInputStream
(clientSocket.getInputStream());
// Implementierung des Protokolls und Verarbeitung der Daten…
// Client Socket schließen
clientSocket.close();
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16. import java.net.Socket;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
public class MeinClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Client Socket wird erzeugt und an Host und Port gebunden
Socket clientSocket = new Socket(host, port);
// Analog zum Server…
16

17. 
Demo…
17

18. 
http://de.wikipedia.org/wiki/Socket_%28Software%29
[Stand: 14.10.2012].

http://de.wikipedia.org/wiki/Interprozesskommunikation
[Stand: 14.10.2012].

http://docs.oracle.com/javase/tutorial/networking/sockets/
index.html [Stand: 14.10.2012].


Kersken, Sascha (2009): IT-Handbuch für Fachinformatiker –
Der Ausbildungsbegleiter, 4. aktualisierte und erweiterte
Ausgabe, Bonn 2009.
Menze, Michael (2012): Programmieren 2, Studiengang
Angewandte Informatik an der DHBW Stuttgart (B.Sc.)
2. Semester, Stuttgart 2011.
18

19. Fragen?

20. 


Ableitung von „listening“ Server zu einem
„connected“ Server-Socket (Wichtig: Es wird
ein NEUER Socket erstellt!).
Ableitung von „requesting“ Client zu einem
„accepted“ Client-Socket.
Socket als Endpunkt einer Netzwerkverbindung
Endpunkt = Kombination aus IP und Port-Nr.
20

21. 

Standardisierung der Socket-Programmierung
durch die University of California (Berkeley).
Verbindung zwischen Client- und ServerSocket auf bestimmten Port wird auch
„Rendezvous“ genannt.
21

22. 
Alternativen zu Sockets:
◦ Pipes: gepufferter uni- oder bidirektionaler
Datenstrom nach dem FIFO-Prinzip.
◦ Shared Memory: Hier nutzen zwei oder mehrere
Prozesse einen bestimmten Teil des
Hintergrundspeichers (RAM) gemeinsam.
22

23. 

Wildcard-Adresse: ein oder mehrere Teile der
Adresse nicht spezifisch ist (z.B. PortNummer mit spezifisch ungültigen IP).
Ports: 2 Byte/16 Bit, also 2^16 (0-65535)
◦ System Ports: 0-1023
◦ User Ports: 1024-49151
◦ Dynamic Ports: 49152-65535
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