Das Dokument beschreibt die Grundlagen der Netzwerkkommunikation mithilfe von Sockets, die den Austausch von Daten zwischen Anwendungen und Rechnern ermöglichen. Es hebt die verschiedenen Arten von Sockets (Stream, Datagram und Raw) hervor und erklärt deren Funktionsweise in Verbindung mit Server- und Client-Architekturen. Zudem werden grundlegende Programmierbeispiele in Java zur Erstellung von Server- und Client-Sockets sowie Alternativen zu Sockets diskutiert.

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
verschiedenen Rechnern.
 Austausch von Daten zwischen Prozessen auf
demselben Rechner
(Interprozesskommunikation).
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4.  Sockets können als Endepunkte einer
Netzwerkverbindung verstanden werden.
 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).
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6.  Winsocks (Windows Socket Library):
Socket API für die Windows-Systeme.
 BSD-Sockets (Berkeley Sockets):
Socket API für Unix und unixartige Systeme .
 Unix Domain Sockets:
Socket API für Interprozesskommunikation.
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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.
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8.  Stream Sockets:
◦ Zuverlässige, verbindungsorientierte
Kommunikation (Datenübertragung, Remote).
 Datagram Sockets:
◦ Verbindungslose Kommunikation (Elektronische
„Wurfsendungen“).
 Raw Sockets:
◦ Netzwerknahe Applikationen wie Router.
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10. Server
„hört“
auf Host
und Port
Client
verbindet
sich gegen
den Server
Server und Client
senden/empfangen
Daten Streams
Server und Client
implementieren ein
Protocol.
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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.
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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.
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14. import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.io.DataInputStream;
import 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);
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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…
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17. 17
 Demo…

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.
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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.
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21.  Standardisierung der Socket-Programmierung
durch die University of California (Berkeley).
 Verbindung zwischen Client- und Server-
Socket auf bestimmten Port wird auch
„Rendezvous“ genannt.
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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.
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23.  Wildcard-Adresse: ein oder mehrere Teile der
Adresse nicht spezifisch ist (z.B. Port-
Nummer 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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