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Hohenstaufen-Gymnasium
Kaiserslautern

Autor: mk
Letzte Änderung dieser Seite: 05.02.2010 19:17:06 7685

Socket-Programmierung

Internet-Anwendungen selbst programmieren

Sockets

In den RFCs ist ein Socket als ein Tupel aus Ziel- und Quell-IP-Adresse, Ziel- und Quell-Port und Netzwerkprotokoll beschrieben.
(aus 'Socket' bei wikipedia - inzwischen geändert!)

Der Ziel-Port wählt einen bestimmten Dienst aus, der Quell-Port wird zufällig generiert. Auf diese Weise sind mehrere Verbindungen zu einem Dienst zwischen zwei Rechnern (hosts) möglich.
Wir benutzen ein Socket (engl. Steckdose, Buchse) als eine Software-Schnittstelle zum Zweck der Nutzung einer bidirektionalen Verbindung zwischen Computern. Diese Schnittstelle wird in objektorientierten Sprachen als ein spezielles Objekt auftreten, das die Handhabung erleichtert.

Socket-Verbindung

Vergleich mit einer Telefonverbindung

Man kann das Socket-Konzept mit einer Telefonverbindung vergleichen. Das Telefongerät entspricht dem Socket. Die IP-Adressen wären die Telefonnummern, die Ports wären die Nummern der Durchwahlverbindungen. Um einen Telefon-Dienst in Anspruch nehmen zu können, muss man also die Nummer samt Durchwahl des Dienstes kennen. Gewöhnlich meldet sich 'der Dienst' nach einer Anwahl und nach Austausch von 'Anmeldeinformationen' steht die Verbindung solange bis einer der beiden Teilnehmer auflegt. Nach dem Zustandekommen ist eine Verbindung symmetrisch und fullduplex, dh. beide Teilnehmer können gleichzeitig 'senden'. Was wird passieren, wenn man, nachdem der Angerufene abgehoben hat, eine Zeitlang nichts sagt? Die eigene Nummer muss man übrigens beim Anrufen nicht kennen. Hat man mehrere Telefone, so kann man in der Regel auch mehrere Verbindungen gleichzeitig zu einem Dienst z.B. einem Call-Center aufbauen.

Die Klasse TNetzVerbinder

Definition

Die Menge aller öffentlichen Signaturen einer Klasse gehört zur Schnittstelle der Klasse. Auch selbstdefinierte Datentypen und Konstanten, die die Klasse benutzt, gehören zur Schnittstelle. Zusätzlich enthält eine Schnittstelle semantische Festlegungen. Diese werden oft informell in Kommentaren oder durch selbsterklärende Methodennamen geliefert.

Grob gesagt: Eine Schnittstelle einer Klasse enthält alles, was ein Nutzer über die Klasse wissen muss.

vereinfachtes Klassendiagramm, Schnittstellenbeschreibung

vereinfachtes Klassendiagramm erstellt mit violet

Ein Objekt vom Typ TNetzVerbinder kann als Server oder als Client fungieren. Die Methode starteServerdienst(port : string) macht das Objekt zum Server, die Methode verbindeZu(host, port : string) zum Client. Eine eingegangene Nachricht kann mitGetNachricht : string ausgelesen werden. Das Ereignis OnNeueNachricht wird nach dem Eintreffen einer neuen Nachricht ausgelöst. TEreignis = procedure of object ist der Typ einer parameterlosen Prozedur. Fehlermeldungen werden mit SendMessage in einem eigenständigen Fenster ausgegeben, sodass die Klasse keinerlei Bindung zu einer GUI haben muss. Über die Ereignisse kann aber eine solche Verbindung hergestellt werden.

ausführliches Klassendiagramm

Klassendiagramm erstellt mit UMLEd, Download: TNetzVerbinder.zip

Kleines Testprogramm

GUI zu Testprogramm NetzVerbindung_exe.zip, NetzVerbindung.zip

Python-Client

Marco Schneider, Rittersberg-Gymnasium Kaiserslautern hat einen Python-Client gebaut.

Python-Client pyclient1.py

Java

Bei Thomas Karp, Friedrich-Magnus-Schwerd Gymnasium Speyer kann man in Sachen Java fündig werden.

Programmieren eines kleinen Delphi-Clients

GUI zu Client1 Es soll nun schrittweise mit Hilfe der Klasse TNetzVerbinder ein kleines Client-Programm entwickelt werden. Dabei kann zur Zeitersparnis das Projekt Client1 (in Client10.zip) als Vorlage dienen.

Mit Hilfe der Projektverwaltung wird das Projektverzeichnis der Klasse TNetzVerbinder in das Projekt eingebunden. Zumindest in Delphi6 müssen auch die Dateien WSocket.pas und WSockBuf.pas eingebunden werden.
Die Unit mTNetzVerbinder wird 'benutzt'.
Eine Referenzvariable z.B. netz : TNetzVerbinder wird erzeugt.
Ein Objekt, auf das die Referenzvariable zeigt, wird erzeugt.
Die Ereignisbehandlungsroutinen zu verbinde, sende und beende werden programmiert.
Eine parameterlose Prozedur aktualisiere (darf auch anders heißen) wid programmiert, die eine Nachricht vom Netzverbinder holt und auf der GUI anzeigt.
Das Ereignis OnNeueNachricht wird mit aktualisiere verbunden.
```
netz.OnNeueNachricht := aktualisiere;
```
Da OnNeueNachricht eine prozedurale Variable ist, ist das eine einfache Wertzuweisung.
Die Ereignisse OnVerbunden und OnBeendet werden auf die gleiche Weise mit Prozeduren verbundenEin und verbundenAus verbunden. Diese Prozeduren sollen auf das Memo für Meldungen wirken. Bei einer Verbindung kann man sich mit netz.GetPort den eigenen Port anzeigen lassen.

Der Delphi-Client als Browser

Der einfache Client kann nun zur Inanspruchnahme von Serverdiensten genutzt werden. Man muss dazu die Adresse des Servers und die Portnummer des Dienstes wissen. Außerdem wird die Kommunikation mit einem Server nach einem bestimmten Protokoll, z.B. Hypertext Transfer Protocol-http abgewickelt. Die Einzelheiten eines Protokolls z.B. wie man eine html-Datei von einem Web-Server holt:

GET /abc.html HTTP/1.1
Host: www.hsg-kl.de

(Achtung: 2 CRLF am Ende!)

erfährt man aus den RFCs. Die RFCs sind in der Regel sehr umfangreich und technisch-korrekt formuliert. Über wikipedia kommt man gewöhnlich einfacher an die benötigten Informationen.

Programmieren eines einfachen Delphi-Servers

GUI zu einfachen Server Das Client1-Programm lässt sich einfach zu einem kleinen Server-Programm umbauen. Das Server-Programm kann allerdings nur eine Verbindung annehmen. Folgende Änderungen sind hierfür duchzuführen

Die Eingabe einer Adresse kann entfallen.
Als Portnummer sollte man einen Port > 1024 wählen, da Ports mit kleineren Nummern oft bereits belegt sind.
Ein Server verbindet sich nicht, sondern wartet auf eine Verbindung. Dementsprechend wird aus dem Button verbinde der Button warte. Die Ereignisbehandlung besteht im Wesentlichen aus der Anweisung
```
netz.starteServerDienst(port);
```
Portnummer in Meldungen

Aufgabe

Programmiere einen Time-Client und decodiere die empfangene Information.

Erweiterte Socket-Programmierung

Wer sich für eine erweiterte Socket-Programmierung insbesondere für Multi-Client-Server mit der Klasse TWSocket, kann sich hier umsehen.

Multi-Client