Lab 01: Programación de Sockets en TCP - Ingeniería Informática y ...

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
Departamento Académico de Informática
REDES Y TELECOMUNICACIONES 2
Lab 01: Programación de Sockets en TCP
Ingº Manuel Peñaloza Figueroa
“Dime y lo olvidaré. Muéstrame y lo recordaré. Involúcrame y lo entenderé”
Proverbio chino
1. OBJETIVOS:
1.1 Entender lo básico de la comunicación por redes.
1.2 Programar aplicaciones de red usando sockets.
1.3 Aprender como construir aplicaciones cliente/servidor que se comunican usando
sockets
1.4 Aprender el uso de sockets en Java.
2. BASE TEORICA COMPLENTARIA
Capa de Transporte:
- Puede ofrecer a sus usuarios un sistema transparente de intercambio de datos
confiable, operando de extremo a extremo (end-to-end).
- La capa de transporte es la responsable por la entrega proceso-a-proceso – la
entrega de un paquete, la parte de un mensaje, desde un proceso a otro.

TCP: Transmission Control Protocol
- RFC 793
- Transporte/Servicio orientado a la conexión
- Protocolo de transporte de Internet
- Transferencia de datos full-dúplex
- Transporte confiable:
Control:
o de transmisión
o de flujo
o de errores
o de congestión de red
o ...
- Provee servicio a la capa de aplicación
- Adaptable a LAN/WAN
- Transferencia de un stream de bytes entre sistemas finales (end-to-end)
- …
- Cuando 2 aplicaciones desean comunicarse el uno al otro confiablemente, ellos
establecen una conexión y envían datos de una parte a la otra sobre esa conexión.
- TCP provee un canal punto-a-punto para aplicaciones que requieren comunicaciones
confiables.
o HTTP (HyperText Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), y Telnet son
algunos ejemplos de aplicaciones que requieren un canal de comunicación
confiable.
o El orden en la cual los datos son enviados y recibidos sobre la red es crítico
para el éxito de estas aplicaciones.
o Cuando HTTP es usado para leer desde un URL, los datos tienen que ser
recibidos en el orden en el cual fueron enviados. De otra manera, se acabaría
con un archivo HTML revuelto, un archivo ZIP corrupto, ó alguna otra
información inválida.
Puertos:
- En general, una computadora tiene una simple conexión física a la red.
o Todos los datos destinados a una computadora en particular llega a través de
esa conexión.
o Sin embargo, los datos puede ser pretendidos por diferentes aplicaciones

o
corriendo en el mismo computador.
¿Así como la computadora sabe a cual aplicación reexpedir los datos?
A través del uso de los puertos
- Cada proceso que desea comunicarse con otro proceso se identifica a si mismo para
la suite de protocolos TCP/IP por 1 ó más puertos.
- Los datos trasmitidos por el Internet están acompañados por información de
direccionamiento que identifica a la computadora y al puerto para el cual están
destinados.
o
o
La computadora está identificada por su dirección IP de 32-bit.
Los puertos son identificados por un número de 16-bit, los cuales TCP y UDP
usan para entregar los datos a la aplicación correcta.
- Hay 2 tipos de puertos:
o "Well-known" ó bien-conocidos:
0: reservado
1 – 1023: procesos servidor
o Efímeros:
1023 - 65535: usuarios, clientes
- Sin embargo, el IETF IANA define 3 rangos de puertos:
o Puertos Well-Known ó bien-conocidos
rango: 0 – 1023
son asignados por el IANA
o Puertos Registrados
rango: 1024 – 49151
no deberían ser usados sin el registro del IANA
o Puertos Dinámicos y/o Privados
rango: 49152 – 65535
típicamente usados como puerto fuente por clientes TCP ó UDP.
Socket:
- una interface:
o en el host local
o creada por la aplicación
o controlada por el SO
(una "puerta") dentro de la cual el proceso de aplicación puede tanto enviar como
recibir mensajes a/desde otro proceso de aplicación

- Conexiones:
o Normalmente, un servidor corre sobre una computadora específica y tiene un
socket que está LIGADO al número de puerto respectivo.
o El servidor justamente espera, escuchando al socket por un cliente haga una
petición de conexión.
o
En el lado del cliente: el cliente sabe el nombre_de_host de la máquina en el
cual el servidor está corriendo y el número de puerto en el cual el servidor
esta escuchando.
Para hacer una petición de conexión, el cliente intenta citarse con el
servidor en la máquina y puerto del servidor.
El cliente también necesita identificar a si mismo al servidor así se
liga a un puerto local que usará durante la conexión (el número de
puerto es usualmente asignado por el sistema).
o
Si todo va bien, el servidor acepta la conexión.
A la aceptación, el servidor obtiene un nuevo socket ligado a su mismo
puerto local y también tiene su socket seteado a la dirección y puerto
del cliente.
El servidor necesita este nuevo socket a fin de poder continuar
escuchando en el socket original por peticiones de conexión de otros
clientes mientras atiende ó sirve a las necesidades del cliente
conectado.

o
o
En el lado del cliente, si la conexión es aceptada, un socket es
satisfactoriamente creado y el cliente puede usar este socket para
comunicarse con el servidor.
El cliente y el servidor pueden ahora comunicarse con escribir A ó leer DESDE
sus sockets.
- El par , brinda una identificación única para los
servicios de capa de aplicación en un host, y sirve para identificar a un socket.
o Cada lado de una conexión TCP tiene un socket que puede ser identificado
por:
la 3-tupla
ó
la 2-tupla .
o Si 2 procesos están comunicándose sobre TCP, ellos tienen una conexión
lógica que es de una manera única identificable por los 2 sockets involucrados,
esto es, por:
una 5-tupla
ó
una 4-tupla .
o Entonces, una conexión TCP está identificada por un par de sockets (el del
cliente y el del servidor) en ambos extremos.
3. RECURSOS
Los recursos a utilizar en el trabajo de laboratorio son:
3.1 Java
4. DESARROLLO DE LA PRACTICA:
En el presente trabajo de laboratorio se visualizará el estado de las conexiones TCP y se
implementará tanto un cliente que envía datos en minúscula a un servidor, como un
servidor que recibe datos en minúscula desde un cliente y lo devuelve de regreso pero
en mayúsculas haciendo uso del lenguaje Java.
4.1 Estado de las conexiones TCP:
- abrir una ventana DOS
- en el Prompt de comandos tipear:
netstat
o muestra las conexiones, puertos de escucha, estado de las conexiones y

estadísticas por protocolo (-a)
4.2 Escribir una aplicación cliente/servidor que implemente el servicio “CAMBIAR
DATOS EN MINUSCULAS A MAYUSCULAS”.
- En la programación de sockets, la estructura del programa es en mucho el
mismo:
Abrir un socket
Abrir un stream de entrada y un stream de salida para el socket.
Leer desde y escribir hacia el stream conforme al protocolo del servidor.
Cerrar los streams.
Cerrar el socket.
- Ejemplo: aplicación cliente-servidor:
APLICACIÓN CLIENTE:
1. Pre-condición: El proceso servidor debe estar 1ro. en ejecución
2. Cliente lee la línea desde la entrada estándar (stream inDesdeUsuario), y
lo envía al server vía socket (stream outAlServer)
3. El servidor lee la línea desde el socket.
4. El server convierte la línea a mayúsculas, lo envía de regreso al cliente
5. Cliente lee, imprime la línea modificada desde el socket (inDesdeServer)

-
APLICACIÓN SERVIDOR Y CLIENTE:
-

APLICACIÓN CLIENTE:
ClienteTCP.java
/*
*/
import java.io.*;
import java.net.*;
class ClienteTCP {
public static void main(String argv[]) throws Exception
{
// variables
String sentencia;
String sentenciaModificada;
// crear un stream de entrada para la entrada del usuario
BufferedReader inDesdeUsuario =
new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
// crear socket cliente y conectarse al server
Socket socketCliente = new Socket("id_Servidor", 6789);
// crear un stream de salida ligado al socket
DataOutputStream outAlServidor =
new DataOutputStream(socketCliente.getOutputStream());
// crear un stream de entrada ligado al socket
BufferedReader inDesdeServidor = new BufferedReader(new
InputStreamReader(socketCliente.getInputStream()));
// leer entrada
sentencia = inDesdeUsuario.readLine();
// enviar la entrada al server
outAlServidor.writeBytes(sentencia + '\n');
// leer paquete de réplica del server
sentenciaModificada = inDesdeServidor.readLine();
System.out.println("RESPUESTA DESDE EL SERVER: "
+ sentenciaModificada);
// cerrar
socketCliente.close();
}
}
APLICACIÓN SERVIDOR:
ServidorTCP.java
/*
*/

import java.io.*;
import java.net.*;
class ServidorTCP {
public static void main(String argv[]) throws Exception
{
String sentenciaCliente;
String sentenciaEnMay;
// crear el socket servidor (TCP) en el puerto 6789
ServerSocket socketServidor = new ServerSocket(6789);
while(true) {
// el socket servidor espera, escuchando por contacto por el cliente,
// si lo acepta un nuevo socket es creado y la conexión es hecha
Socket socketConexion = socketServidor.accept();
// crear un stream de entrada ligado al socket
BufferedReader inDesdeCliente = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socketConexion.getInputStream()));
// crear un stream de salida ligado al socket
DataOutputStream outAlCliente =
new DataOutputStream(socketConexion.getOutputStream());
// leer el mensaje desde el socket
sentenciaCliente = inDesdeCliente.readLine();
// construir respuesta
sentenciaEnMay = sentenciaCliente.toUpperCase() + '\n';
}
}
}
// escribir el mensaje al socket
outAlCliente.writeBytes(sentenciaEnMay);
- En Windows abrir 2 ventanas DOS, e ir al directorio donde se encuentran los
programas fuente.
- Si necesario, en ambas ventanas, establecer la ruta al compilador y al
intérprete de Java
SET PATH=%PATH%;C:\Archivos de programa\Java\jdk1.6.0\bin
- En cada ventana, compilar el correspondiente archivo de Java
javac ClienteTCP.java
javac ServidorTCP.java
- En la ventana del servidor ejecutar la aplicación servidor
java ServidorTCP

- En la ventana del cliente ejecutar la aplicación cliente.
java ClienteTCP
- (comentarios) …
5. CONTROL:
TRABAJOS DE LABORATORIO.
5.1 Investigar y documentar en netstat las opciones:
-n, -r, -b
5.2 Investigar y documentar en netstat opciones sobre las interfaces presentes en la
PC.
5.3 La asistencia al laboratorio se considera como tal si se cumple con lo solicitado en
4.