Galileo Computing :: Java 7 - Mehr als eine Insel - 11 Netzwerkprogrammierung
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Neues in Java 7
2 Threads und nebenläufige Programmierung
3 Datenstrukturen und Algorithmen
4 Raum und Zeit
5 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
6 Datenströme
7 Die eXtensible Markup Language (XML)
8 Dateiformate
9 Grafische Oberflächen mit Swing
10 Grafikprogrammierung
11 Netzwerkprogrammierung
12 Verteilte Programmierung mit RMI
13 RESTful und SOAP Web-Services
14 JavaServer Pages und Servlets
15 Applets
16 Datenbankmanagement mit JDBC
17 Technologien für die Infrastruktur
18 Reflection und Annotationen
19 Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen
20 Logging und Monitoring
21 Java Native Interface (JNI)
22 Sicherheitskonzepte
23 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort

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Java 7 - Mehr als eine Insel von Christian Ullenboom
Das Handbuch zu den Java SE-Bibliotheken
Buch: Java 7 - Mehr als eine Insel

Java 7 - Mehr als eine Insel
Galileo Computing
1433 S., 2012, geb.
49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1507-7
Pfeil 11 Netzwerkprogrammierung
Pfeil 11.1 Grundlegende Begriffe
Pfeil 11.2 URI und URL
Pfeil 11.2.1 Die Klasse URI
Pfeil 11.2.2 Die Klasse URL
Pfeil 11.2.3 Informationen über eine URL *
Pfeil 11.2.4 Der Zugriff auf die Daten über die Klasse URL
Pfeil 11.3 Die Klasse URLConnection *
Pfeil 11.3.1 Methoden und Anwendung von URLConnection
Pfeil 11.3.2 Protokoll- und Content-Handler
Pfeil 11.3.3 Im Detail: vom URL zur URLConnection
Pfeil 11.3.4 Der Protokoll-Handler für Jar-Dateien
Pfeil 11.3.5 Basic Authentication und Proxy-Authentifizierung
Pfeil 11.4 Mit GET und POST Daten übergeben *
Pfeil 11.4.1 Kodieren der Parameter für Serverprogramme
Pfeil 11.4.2 Eine Suchmaschine mit GET-Request ansprechen
Pfeil 11.4.3 POST-Request absenden
Pfeil 11.5 Host- und IP-Adressen
Pfeil 11.5.1 Lebt der Rechner?
Pfeil 11.5.2 IP-Adresse des lokalen Hosts
Pfeil 11.5.3 Das Netz ist klasse
Pfeil 11.5.4 NetworkInterface
Pfeil 11.6 Mit dem Socket zum Server
Pfeil 11.6.1 Das Netzwerk ist der Computer
Pfeil 11.6.2 Sockets
Pfeil 11.6.3 Eine Verbindung zum Server aufbauen
Pfeil 11.6.4 Server unter Spannung: die Ströme
Pfeil 11.6.5 Die Verbindung wieder abbauen
Pfeil 11.6.6 Informationen über den Socket *
Pfeil 11.6.7 Reine Verbindungsdaten über SocketAddress *
Pfeil 11.7 Client-Server-Kommunikation
Pfeil 11.7.1 Warten auf Verbindungen
Pfeil 11.7.2 Ein Multiplikationsserver
Pfeil 11.7.3 Blockierendes Lesen
Pfeil 11.7.4 Von außen erreichbar sein *
Pfeil 11.8 Apache HttpComponents und Commons Net *
Pfeil 11.8.1 HttpComponents
Pfeil 11.8.2 Apache Commons Net
Pfeil 11.9 Arbeitsweise eines Webservers *
Pfeil 11.9.1 Das Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
Pfeil 11.9.2 Anfragen an den Server
Pfeil 11.9.3 Die Antworten vom Server
Pfeil 11.9.4 Webserver mit com.sun.net.httpserver.HttpServer
Pfeil 11.10 Verbindungen durch einen Proxy-Server *
Pfeil 11.10.1 System-Properties
Pfeil 11.10.2 Verbindungen durch die Proxy-API
Pfeil 11.11 Datagram-Sockets *
Pfeil 11.11.1 Die Klasse DatagramSocket
Pfeil 11.11.2 Datagramme und die Klasse DatagramPacket
Pfeil 11.11.3 Auf ein hereinkommendes Paket warten
Pfeil 11.11.4 Ein Paket zum Senden vorbereiten
Pfeil 11.11.5 Methoden der Klasse DatagramPacket
Pfeil 11.11.6 Das Paket senden
Pfeil 11.12 E-Mail *
Pfeil 11.12.1 Wie eine E-Mail um die Welt geht
Pfeil 11.12.2 Das Simple Mail Transfer Protocol und RFC 822
Pfeil 11.12.3 POP (Post Office Protocol)
Pfeil 11.12.4 Die JavaMail API
Pfeil 11.12.5 E-Mails mittels POP3 abrufen
Pfeil 11.12.6 Multipart-Nachrichten verarbeiten
Pfeil 11.12.7 E-Mails versenden
Pfeil 11.12.8 Ereignisse und Suchen
Pfeil 11.13 Tiefer liegende Netzwerkeigenschaften *
Pfeil 11.13.1 Internet Control Message Protocol (ICMP)
Pfeil 11.13.2 MAC-Adresse
Pfeil 11.14 Zum Weiterlesen

11 NetzwerkprogrammierungZur nächsten Überschrift

»In einer Fünftelsekunde kannst du eine Botschaft rund um die Welt senden. Aber es kann Jahre dauern, bis sie von der Außenseite eines Menschenschädels nach innen dringt.«
– Charles F. Kettering (1876–1958)

Verbindungen von Rechnern unter Java aufzubauen ist ein Kinderspiel – somit ist die Netzwerkprogrammierung, die heutzutage noch aufwändig und kompliziert ist, schnell erledigt. Für Sun Microsystems waren Netzwerke das zentrale Computerthema, deshalb hat die Firma den Slogan »The Network is the Computer« gleich als Warenzeichen eingetragen. Die Netzwerk-API ist mehrheitlich im Paket java.net zu finden, wobei es auch zwei Klassen in javax.net gibt.


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11.1 Grundlegende BegriffeZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Wenn ein Anwenderprogramm Daten in einem Netzwerk wie dem Internet erfragt, sind eine ganze Reihe von Technologien und Standards involviert. Die folgenden Abschnitte erklären die zentralen Begriffe kurz.

Ein am Netzwerk angeschlossener Rechner heißt Host. Jeder Host bekommt eine eigene IP-Adresse, sodass er eindeutig im Netz identifiziert ist. Als IP-Adressen sieht die Version IP4v eine 32-Bit-Zahl vor und das neuere IPv6 eine 128-Bit-Zahl. Da IP-Adressen wie 195.190.9.30 (IPv4) oder 2001:252:0:1::2008:6 (IPv6) nicht leicht zu merken sind, werden Hostnamen statt der IP-Nummern verwendet. So steht zum Beispiel tutego.com für die IP-Adresse 195.190.9.30. Symbolische Namen haben noch einen weiteren Vorteil: Die IP-Adresse kann sich ändern, etwa wenn ein Server von einem Standort zum anderen zieht, ohne dass der Benutzer davon etwas mitbekommt. Die Zuordnung zwischen Name und IP-Adresse übernimmt ein Dienst namens DNS (Domain Name Service). Online lässt sich dieser Dienst etwa bei Heise auf der Webseite http://www.heise.de/netze/tools/dns-abfrage nutzen.

Kommunizieren zwei Applikationen via Internet miteinander, tauschen sie Datenpakete aus. Der Datenstrom einer Anwendung wird vom Netzwerkstack in viele kleine Pakete zerlegt. Jedes Paket macht sich dann, unabhängig von den anderen, im Netzwerk auf die Reise zum Empfänger. Der wichtigste Standard für die Vermittlung eines Pakets ist das Internet Protocol (IP). Ein IP-Paket ist ein Bytefeld, das aus einem Körper (engl. body) und Zusatzinformationen (engl. header) besteht. Die Weiterleitung der Pakete von einem Rechner zum nächsten wird von einem Router übernommen. Dieser spezielle Rechner gibt Pakete zwischen verschiedenen Netzwerken weiter und erzeugt somit eine Route von einem Rechner zum anderen. Es existieren verschiedene Routing-Protokolle, die es Routern erlauben, untereinander Informationen auszutauschen, damit immer der optimale Weg für den Datenstrom im Netzwerk gewählt werden kann. Ein Paket soll sich ja nicht im Kreis bewegen oder über zu viele Router laufen, wenn es kürzere Pfade gibt. Welchen Pfad ein Paket vom eigenen Rechner zum Server nimmt, zeigen Tools wie traceroute (http://de.wikipedia.org/wiki/Traceroute). Für IP-Pakete vom Server www.heise.de zu einem gewünschten Rechner listet die Webseite unter http://www.heise.de/netze/tools/traceroute die Route sowie Zeitinformationen auf.

IP ist ein verbindungsloses Protokoll. Das bedeutet, dass Pakete verloren gehen, beschädigt, doppelt oder in der falschen Reihenfolge ankommen können. Und so nutzen Applikationen wie Webbrowser oder E-Mail-Clients nicht direkt das Internet Protocol, sondern ein komfortableres Transportprotokoll, das eine Schicht über den IP-Protokollen (IPv4 oder IPv6) liegt: das Transmission Control Protocol (TCP). Es kümmert sich um die korrekte Reihenfolge der Pakete und fordert sie bei Verlust erneut an. Weil TCP und IP häufig gemeinsam Anwendung finden, entstand die Bezeichnung TCP/IP. TCP ist aber nicht das einzige Protokoll, das über der IP-Vermittlungsschicht sitzt. Zwei weitere Protokolle sind das User Datagram Protocol (UDP) und das Stream Control Transmission Protocol (SCTP).

Wenn wir mit der Netzwerk-API von Java programmieren, bekommen wir von der Transport- und Vermittlungsschicht nichts mit. Unser Programmiermodell basiert auf Sockets, die eine API zur TCP-Ebene darstellen. Und da IP unter TCP liegt, befinden sich Einstellungen auf der Vermittlungs- und Router-Ebene außerhalb unseres Einflussbereichs.

Internet-Standards und RFC

Ein RFC (Request For Comment) ist ein Standardisierungsvorschlag, der nicht so förmlich wie traditionelle Normen (DIN, ISO oder IEEE) ist, aber im offenen Internet dennoch eine wichtige Rolle einnimmt und quasi ein De-facto-Standard ist. Jeder RFC wird durch eine eigene Nummer referenziert; so ist das Internet Protocol (das IP in TCP/IP) in RFC 791 und das Protokoll, mit dem E-Mails befördert werden, in RFC 2821 (früher RFC 821) beschrieben. Der Diskussionsprozess selbst ist in RFC 1310 dokumentiert. Der Titel ist »The Internet Standards Process«. Wer selbst Ideen für einen Standard (Proposed Standard) hat, übergibt diese der Internet Engineering Task Force (IETF). Die Vorschläge werden diskutiert und können dann, sofern sie stabil, sinnvoll und verständlich sind, zu einem RFC werden. Falls zwei unterschiedliche Implementierungen existieren, kann dieser Vorschlag spätestens nach einem Jahr offiziell werden. RFCs lassen sich über http://www.rfc-editor.org/ suchen. Die Seite http://rfc-ref.org/ bietet die RFCs im HTML-Format mit Verlinkungen.



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