陳冠中國立高雄應用科技大學

網路程式設計Network ProgrammingCh.1 網路程式設計導論陳冠中國立高雄應用科技大學 2012 網路程式設計

前言 • Java語言沒有指標 • 具有自動回收記憶體機制 • 原本是要應用在機上盒 • 原始設計即運行在類似網路環境上的程式語言 2012 網路程式設計

前言 • Java語言開發網路程式的限制 • Java不支援低階的網路協定 • 如ICMP、ping • 受到安全機制的限定 • Java applet必須被限定在瀏覽器的安全機制當中 • 一般Java application或servlet這類獨立執行的程式則不在此限 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 特定需求所設計的網路服務都要靠Network Protocol，才能在這個基礎下進行網路服務的設計。 • 網頁服務 • 如firefox、IE等 • 檔案傳輸 • 如FileZilla、CuteFTP等 • 遠端登入 • 如PCMan、Putty、telnet等 • 遊戲 • facebook遊戲、地圖、RPG遊戲等 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • TCP/IP網路協定Internet應用的基礎。 • IP協定提供每一台電腦在網路上的主機定址標準。 • 網路程式應用的範圍非常廣泛，這些網路應有許多都是用Java所設計的。 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 傳輸資料 • 網路應用程式最常用來讀取資料，例如用FTP傳輸遠端主機上的檔案，或利用瀏覽器觀看某個網頁，股票看盤軟體從伺服器取得目前股價，甚至某銀行與分行之間的資料傳送。 FileZilla檔案傳輸軟體 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 遊戲 • 線上遊戲從帳號登入、讀取記錄、地圖讀取到裝備替換的過程，都使用到網路程式設計的方式，將有關資料儲存或傳輸至伺服器，或即時讀取伺服器中的資料至客戶端遊戲應用程式中，經過解析後繪製在用戶端軟體上。 • 購買食材或配件時，皆需要使用網路程式將玩家所點擊的動作傳輸至Server，所賺的點數亦需要即時以程式傳送至Server驗證及確認。 Facebook的遊戲 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 即時訊息 • 即時訊息是現代人溝通訊息的重要方式，利用MSN Messenger或Skype溝通能得到即時的回應，而MSN有其自定義的通訊協定，目的是為了帳號登入與即時訊息的傳送與接收，伺服器則負責記錄使用者的目前狀態，如離線、線上等，伺服器，亦幫使用者儲存聯絡人清單與離線訊息。 • 微型部落格亦是目前常用的訊息發表平台，如Plurk與Twitter等，而這些平台大都是使用網頁Web建置，使用的是HTTP通訊協定。 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 即時訊息 MSN用戶端執行的情形，提供了即時訊息溝通的圖型介面 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 伺服器 • 服務（service）是在背景執行的一支程式，通常系統服務都會占住一個埠號（port），等待外部連線的要求。 • 網頁伺服器傾聽80 port • IIS, Apache • 檔案伺服器傾聽21 port • vsftpd (Linux) • telnet傾聽23 port • 電子郵件伺服器傾聽25 port • Exchange, sendmail 2012 網路程式設計

1-1 網路程式的應用 • 伺服器 • Server實作網路服務方式與Client端略有不同，它需要持續listen一個特定的port，等待Client軟體的連線，當連線建立後，仍需要為此連線過程提供資料的對應傳輸，並符合該Server所使用的通訊協定。 • 使用Browser開啟Apache伺服器的測試頁面: 2012 網路程式設計

1-2 實作的方法 • 開發服務軟體前，需要一個溝通的規範，這個為需求與服務而訂定的標準與規範就是通訊協定。 • 通訊協定就像是日常生活中的「語言」 • 實作方法 • 使用現有的協定 • 網路的應用已進行了數十年，網頁、檔案傳輸、聊天室等需求早已有完善的通訊協定，以避免使用不同協定的資源浪費，避免學習成本大於得到的效益。 • 這些常用協定是學習網路程式設計必要的基礎，也才能實作出常用的網路應用服務軟體。 2012 網路程式設計

1-2 實作的方法 • 使用現有的協定 • 網頁服務：使用HTTP通訊協定 • 使用現有的協定 • 檔案傳輸：使用FTP通訊協定 2012 網路程式設計

1-2 實作的方法 • 使用現有的協定 • MSN即時通訊：使用MSNP通訊協定，基礎版本為MSNP8，目前版本為MSNP18 • 創造協定 • 特別的用途需要自行定義一個新的通訊協定 • 例如一家國際金融公司需要與其海外分公司互相傳送資料 • 遊戲前端軟體與後端的伺服器互相溝通 2012 網路程式設計

1-2 實作的方法 • 設計協定時必須確認目標，只要兩方溝通的程式共同遵循此協定，並共同實作對話機制即可。 • 協定制定的初期通常要決定使用TCP、UDP或其它協定。 • 公司私有資料傳輸 • 遊戲自定義協定 • 證券商與用戶資料傳輸協定 2012 網路程式設計

1-3TCP協定應用 • 特色是連線導向，適合需要穩定連線且較可靠傳輸機制的用途使用。 • 能確保資料到達另一端時的順序。 • 例如：需要使用者登入的協定時，應先傳送登入帳號的訊息，等使用者輸入帳號後才傳送輸入密碼的訊息，而TCP協定可確保登入帳號會比輸入密碼的訊息先傳輸至遠端主機。 2012 網路程式設計

1-3TCP協定應用 • Java語言支援TCP/IP協定 • Socket類別 • Java語言提供了java.net.Socket類別，代表TCP協定中的連線通道，當user要連線到Server時，必須產生一個Socket物件，並呼叫Socket類別的connect方法以建立實際的連線。 • 而Server需建立ServerSocket類別，等到user實際連線再得到Socket物件。 • 用戶端(client)－Socket類別 • Socket socket = new Socket("ptt.cc", 23); • socket.connect(); 2012 網路程式設計

1-3TCP協定應用 • Socketsocket = new Socket("ptt.cc", 23); • socket.connect(); • Java語言支援TCP/IP協定 • 用戶端(client)－Socket類別 • 伺服器－ServerSocket Java語言以java.net.ServerSocket類別建立伺服器的傾聽通道，當連線建立後可由該類別到Socket物件，開發人員可利用Socket物件進行通訊協定的實際運作方法，完成一個Client端的服務階段。 • //建立ServerSocket物件,並指定傾聽埠為23 • ServerSocket server = new ServerSocket(23); • //開始等待客戶端連線至23埠 • Socket socket = server.accept(); • //客戶端連線完成, 取得socket物件 • //進行通訊協定實作 2012 網路程式設計

1-4UDP協定應用 • UDP的非連線性是與TCP最大的不同點，兩方傳輸資料之前不需事先建立連線，而是直接將目的地主機的位址與埠號指定完成後即送出資料封包。 • UDP省去了連線的建立時間，亦不需要如TCP必須加載的封包表頭資料，靠著犧牲連線可靠性以換取其效能的提昇。 2012 網路程式設計

1-4UDP協定應用 • Java語言也支援UDP封包的傳送與接收，由於UDP並不具備連線特性，因此Java語言也不為其設計Socket物件，而是採用java.net.DatagramSocket類別。 • DatagramSocket類別用途是傳送UDP封包，包含欲傳送的資料、資料的長度、接收端的主機名稱(或IP位址)及埠號。 • UDP用戶端(送出端) • 產生一個UDP封包，並指定將送達目的地主機資訊與埠號 • String s = "ABC"; • byte[] data = s.getBytes(); • SocketAddress dest = new InetSocketAddress("192.168.1.10", 9996); • DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, dest); • DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); • ds.send(packet); 2012 網路程式設計

1-4UDP協定應用 • UDP伺服器（接收端） • 為將來到的UDP封包準備一個DatagramPackage物件後，使用DatagramSocket傾聽特定埠號 • byte[] buffer = newbyte[10]; • DatagramPacket pkt = new DatagramPacket(buffer, 10); • DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9950); • ds.receive(pkt); 2012 網路程式設計

1-5IPv6 • IPv4採用32位元的位址表示網路上的主機位址 • IPV6是IPv4的下一個版本，採用128個位元長度 • JDK1.4以上（含）的版本支援IPv4與IPv6 • Java語言將許多IPv6的轉換都早已實作在JDK中 • 開發時使用了網域名稱（domain name），將更不用煩惱IPv6 2012 網路程式設計

1-5IPv6 • Java程式的執行過程中，提供了系統變數 • java.net.preferIPv4Stack，預設值是false，代表同時支援IPv4與IPv6，若設為true，則代表只使用IPv4。 • java.net.preferIPv6Addresses，此系統值代表「偏好使用IPv6」，預設值為false 。 • 如果所要連接的主機只支援IPv6，只需要在連線伺服器的程式碼之前，先啟用Java的IPv6: • System.setProperty("java.net.preferIPv6Addresses", "true"); 2012 網路程式設計

1-6 網際網路標準 • 本書將使用HTTP、FTP、TELNET這些國際標準的通訊協定，並討論如何實作其規範與方法，這些通訊協定是由許多國際組織所訂定的，與網路程式設計最有關係的組織就屬「網際網路工程任務小組IETF（Internet Engineering Task Force）」與「全球資訊網協會W3C（World Wide Web Consortium）」這兩個具代表性的團隊。 2012 網路程式設計

1-6 網際網路標準 • 「網際網路工程任務小組IETF（Internet Engineering Task Force）」 • 負責研究與制定網際網路標準的任務組的集合 • 每個工作群組由委員會協助制定或研發新的標準 • 「全球資訊網協會W3C（World Wide Web Consortium）」 • 為了解決不同平台在提供網頁服務技術時所衍生出不相容的問題 • 是一個網頁服務標準的制定者 • 制定了HTML、XML、DOM與CSS等 2012 網路程式設計

1-7 圖形介面 • 設計網路程式需要圖形介面嗎？每個人都有不同的見解，如果是學習階段，在原本日漸複雜的程式碼中加入圖形介面設計，很有可能會顧此失彼，模糊了網路程式的重點是協定的使用與程式與主機之間的互動，因此在初學階段，應著重於網路相關類別的活用。 • 本書第16章使用Google在收購Instantiations公司後所開放使用的熱門產品WindowBuilder Pro，可快速設計出圖形介面，能夠在最短的時間為網路程式創造出適合的介面。 2012 網路程式設計

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